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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

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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


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.

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