Un processo volumetrico di bioprinting 3D ispirato alla proiezione della luce visibile che crea strutture tissutali a forma libera

I RICERCATORI CREANO STRUTTURE TISSUTALI A FORMA LIBERA CON IL PROCESSO DI BIOPRINTING 3D VOLUMETRICO

Un team del University Medical Center (UMC) di Utrecht e École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Svizzera, ha sviluppato un processo volumetrico di bioprinting 3D ispirato alla proiezione della luce visibile che crea strutture tissutali a forma libera.

Come affermato dallo studio pubblicato su Advanced Materials , l’attuale bioprinting si basa sulla deposizione strato per strato e sull’assemblaggio di blocchi ripetitivi, come le fibre di idrogel cariche di cellule o gli aggregati cellulari.

“La scalabilità di queste tecnologie di produzione additiva è limitata dalla loro velocità di stampa, poiché i lunghi processi di biofabbricazione compromettono la funzionalità delle celle”, afferma il documento.

“La bioprinting volumetrica consente la creazione di costrutti geometricamente complessi su scala centimetrica a una velocità di stampa senza precedenti, aprendo nuove strade per migliorare la produzione di costrutti a base di idrogel per applicazioni nell’ingegneria dei tessuti, nella medicina rigenerativa e nella robotica leggera.”

Secondo i ricercatori, le complesse strutture dei tessuti architettonici hanno un grande potenziale per i nuovi impianti istruttivi per le cellule in quanto possono consentire la rigenerazione all’interno del corpo. I processi di bioprinting 3D attuali possono limitare la creazione di strutture con caratteristiche cave e sporgenze.

Il metodo volumetrico di bioprinting 3D prevede un contenitore cilindrico riempito con idrogel fotoresponsivo caricato a celle collegato a una piattaforma rotante. Una serie di motivi 2D è proiettata sul cilindro innescando la polimerizzazione. Questo processo di bioprinting 3D senza impalcature è stato utilizzato per produrre diversi modelli basati su dati CT in un lasso di tempo di decine di secondi.

“Questi schemi di luce dinamica vengono visualizzati nel volume di costruzione irradiando un modulatore DLP con una sorgente laser a 405 nm”, spiega lo studio. “Abbiamo dimostrato la possibilità di stampare parti fluttuanti senza la necessità di materiali di supporto sacrificali o approcci di polimerizzazione a due fotoni”.

“LA LIBERTÀ DI PROGETTAZIONE FORNITA DA APPROCCI VOLUMETRICI DI BIOPRINTING CONSENTE LA PRODUZIONE DI TALI ATTUATORI ATTRAVERSO LA FABBRICAZIONE DIRETTA DI PARTI MOBILI O ARTICOLATE”.

Le valvole fluidiche a sfera e gabbia basate su idrogel sono state sviluppate utilizzando questo metodo, che sono utilizzate in strutture tissutali complesse. Le valvole a sfera e a gabbia stampate erano collegate ad entrambe le estremità al tubo di silicone e si notava che erano fabbricate a una velocità rapida.

A) Il serbatoio gelRESIN carico di cellule collegato a una piattaforma rotante, B) uno schema delle proiezioni tomografiche utilizzate per stampare il modello del padiglione auricolare umano e C) un rendering della struttura idrogel stampata risultante. Immagine via UMC / EPFL.

I ricercatori hanno concluso: “La rapida velocità della bioprinting volumetrica è un vantaggio importante per la produzione di modelli di tessuti e malattie. Si spera che questa capacità possa integrare e persino ridurre i test sugli animali nelle fasi intermedie dello sviluppo dei farmaci, portando a minori costi di sviluppo e minori problemi etici. “

” Biografia volumetrica di complessi complessi di tessuti viventi in pochi secondi ” è co-autore di Paulina Nuñez Bernal, Paul Delrot, Damien Loterie, Yang Li, Jos Malda, Christophe Moser e Riccardo Levato.

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