Evaluación de la Fidelidad de Forma de Hidrogeles a Base de Alginato a Través de Bioprinting Basado en Extrusión
Autores: Temirel, Mikail; Dabbagh, Sajjad Rahmani; Tasoglu, Savas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Evaluación de la Fidelidad de Forma de Hidrogeles a Base de Alginato a Través de Bioprinting Basado en Extrusión
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Bioprinting
Fidelidad de forma
Propiedades de bioink
Alginato
Viscosidad
Impresión 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La bioprinting 3D basada en extrusión es una técnica prometedora para fabricar biostructuras complejas y multicapa, ya que permite la dispersión de múltiples materiales de bioinks con un procedimiento sencillo (particularmente para usuarios con habilidades limitadas en fabricación aditiva). No obstante, este método enfrenta desafíos en la retención de la fidelidad de la forma de la estructura bioprintada en 3D, es decir, el colapso del filamento (bioink) debido a la gravedad y/o la expansión del bioink debido a la baja viscosidad, complicando en última instancia la fabricación de diseños multicapa que puedan mantener la estructura de poros deseada. Si bien se requiere baja viscosidad para asegurar un flujo continuo de material (sin obstrucciones), un bioink debe ser lo suficientemente viscoso para retener su forma después de la impresión, destacando la importancia de la optimización de las propiedades del bioink. Aquí, se realizan dos análisis cuantitativos para evaluar la fidelidad de la forma. Primero, se evalúa la deformación por colapso del filamento imprimiendo diferentes concentraciones de alginato y su agente de reticulación (cloruro de calcio) mediante una boquilla coaxial sobre una plataforma para observar la deformación colgante a lo largo del tiempo en dos temperaturas ambientales diferentes. Además, se desarrolla un modelo matemático para estimar el módulo de Young y el colapso del filamento a lo largo del tiempo. En segundo lugar, se mejora la imprimibilidad del alginato optimizando las concentraciones de gelatina y analizando el área del tamaño de los poros. Además, se evalúa la biocompatibilidad de los bioinks propuestos con una prueba de viabilidad celular. El bioink propuesto (3% / gelatina en 4% de alginato) produjo un 98% de número de poros normalizado (alta fidelidad de forma) mientras mantenía más del 90% de viabilidad celular cinco días después de ser bioprintado. La integración de análisis/simulación cuantitativa y la impresión 3D facilitan la determinación de la composición y concentración óptimas de los diferentes elementos de un bioink para prevenir el colapso del filamento o la expansión del bioink (después de la impresión), resultando en última instancia en alta fidelidad de forma (es decir, retención de la forma) y calidad de impresión.
Descripción
La bioprinting 3D basada en extrusión es una técnica prometedora para fabricar biostructuras complejas y multicapa, ya que permite la dispersión de múltiples materiales de bioinks con un procedimiento sencillo (particularmente para usuarios con habilidades limitadas en fabricación aditiva). No obstante, este método enfrenta desafíos en la retención de la fidelidad de la forma de la estructura bioprintada en 3D, es decir, el colapso del filamento (bioink) debido a la gravedad y/o la expansión del bioink debido a la baja viscosidad, complicando en última instancia la fabricación de diseños multicapa que puedan mantener la estructura de poros deseada. Si bien se requiere baja viscosidad para asegurar un flujo continuo de material (sin obstrucciones), un bioink debe ser lo suficientemente viscoso para retener su forma después de la impresión, destacando la importancia de la optimización de las propiedades del bioink. Aquí, se realizan dos análisis cuantitativos para evaluar la fidelidad de la forma. Primero, se evalúa la deformación por colapso del filamento imprimiendo diferentes concentraciones de alginato y su agente de reticulación (cloruro de calcio) mediante una boquilla coaxial sobre una plataforma para observar la deformación colgante a lo largo del tiempo en dos temperaturas ambientales diferentes. Además, se desarrolla un modelo matemático para estimar el módulo de Young y el colapso del filamento a lo largo del tiempo. En segundo lugar, se mejora la imprimibilidad del alginato optimizando las concentraciones de gelatina y analizando el área del tamaño de los poros. Además, se evalúa la biocompatibilidad de los bioinks propuestos con una prueba de viabilidad celular. El bioink propuesto (3% / gelatina en 4% de alginato) produjo un 98% de número de poros normalizado (alta fidelidad de forma) mientras mantenía más del 90% de viabilidad celular cinco días después de ser bioprintado. La integración de análisis/simulación cuantitativa y la impresión 3D facilitan la determinación de la composición y concentración óptimas de los diferentes elementos de un bioink para prevenir el colapso del filamento o la expansión del bioink (después de la impresión), resultando en última instancia en alta fidelidad de forma (es decir, retención de la forma) y calidad de impresión.