L’innovativo sistema Air-Jet stampabile in 3D ed open source per creare degli idrogel di alginato

Nel recente getto di aria stampato in 3D open source per la generazione di microidrogel di alginato monodispersi , i ricercatori dell’Università di California Davis esplorano un nuovo progetto per la creazione di materiali per bioprinting.

Nella stampa 3D di microsfere di idrogel in una “dimensione controllabile”, i ricercatori sono stati in grado di creare un modello su cui lavorare, studiando il potenziale di microsfere di alginato in una varietà di altre applicazioni. I generatori di microsfere usano polimeri e soluzioni reticolanti nella produzione di idrogel su microscala e sono allo studio per applicazioni biomediche, per includere la consegna di farmaci e cellule.

“In queste applicazioni di scienza biomedica, l’alginato è un polimero particolarmente attraente per le microsfere, in quanto è biocompatibile, subisce una gelificazione rapida in condizioni delicate e consente di controllare la dimensione delle maglie”, affermano i ricercatori. “Alginato, un copolimero composto da residui di β-D-mannuronato (M) e α-L-guluronato (G) legati (1,4), reticolanti in presenza di cationi bivalenti, come Ca2 +, con conseguente formazione di una rete polimerica 3D caratteristica degli idrogel. “

Le microsfere di alginato sono comunemente generate usando:

Microfluidica delle goccioline
Unità di flusso d’aria coassiale
Giacche ad aria a due canali
Alta tensione
Qui, i ricercatori hanno creato un nuovo sistema a getto d’aria stampato in 3D ispirato alla biforcazione dell’aria e ai generatori di perle elettrostatiche, con la modularità e la sterilità come obiettivi nel design e nella funzionalità. Il team di ricerca ha utilizzato Fusion 360 per la progettazione e il software Cura per tagliare (suddividere il progetto nel getto d’aria, nella presa d’aria e nei supporti). Le parti sono state stampate su una MP Select Mini V2 , utilizzando il filamento PLA.

Il nuovo design di questo sistema consente l’uso di un ago e una siringa, attraverso l’attacco alla pompa o supporti regolabili.

Nel complesso, il design era semplice e open source, risultando in microsfere senza necessità di complessi assemblaggi o sofisticate apparecchiature di laboratorio. Il getto d’aria offre vantaggi come la riproducibilità e l’affidabilità, e i ricercatori affermano che questo è il primo sistema di getto d’aria completamente stampabile in 3D di cui sono a conoscenza, “che offre il controllo su microsfere con parametri di impostazione definiti”. Sono stati anche in grado di imbrigliare batteri e alginato liasi, incapsulando carichi in grado di abbattere la matrice di idrogel.

“In questo caso, cariciamo i microsfere con batteri e la loro crescita nell’arco di 24 ore provoca sacche di batteri all’interno della matrice di idrogel. L’incapsulamento dei batteri è promettente per numerose applicazioni biomediche, incluso il rilascio di probiotici, in particolare per i batteri anaerobici sensibili alle concentrazioni di ossigeno atmosferico “, hanno concluso i ricercatori. “Utilizzando il sistema a getto d’aria con azoto gassoso in una camera arricchita di azoto, le microsfere potrebbero essere rapidamente generate con batteri anaerobici mentre si sposta l’ossigeno. Inoltre, l’uso di enzimi per degradare l’alginato è stato precedentemente utilizzato per controllare il rilascio di cellule progenitrici endoteliali e vettori adeno-associati. “

“Il design modulare del sistema consente una facile pulizia, intercambiabilità con allestimenti personalizzati e rapida sostituzione. Abbiamo dimostrato che le microsfere di alginato possono essere generate utilizzando questo sistema a getto d’aria open source con diametri e varianza di microsfere ragionevoli ”, hanno affermato i ricercatori. “Prevediamo che il sistema consentirà ad altri laboratori di ricerca, così come ad altri campi, di generare facilmente microsfere polimeriche”.

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