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Aug 24, 2023

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June 5, 2023 This article

5 giugno 2023

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dall'International Journal of Extreme Manufacturing

Pubblicando sulla rivista International Journal of Extreme Manufacturing, il team guidato da ricercatori dello State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems ha depositato diversi biomateriali simultaneamente e con precisione nella regione ceduta del mezzo di inclusione con più ugelli controllati individualmente.

Rispetto al tradizionale metodo di stampa sequenziale, il metodo di stampa sviluppato potrebbe controllare la deposizione accurata del bioinchiostro per garantire la fedeltà della posizione e la morfologia della struttura e migliorare la forza di legame tra gli strati. La scoperta potrebbe potenzialmente essere ampiamente utilizzata nella produzione di strutture eterogenee con biomateriali morbidi e compositi morbidi.

Uno dei ricercatori principali, il professore associato Hongzhao Zhou, ha commentato: "La tecnologia di bioprinting multimateriale offre diverse scelte di cellule e biomateriali per la costruzione in vitro di strutture eterogenee che possono essere una migliore rappresentazione di tessuti/organi naturali. La tecnologia di stampa incorporata fornisce maggiori possibilità di stampare vari materiali su strutture tridimensionali complesse."

Tuttavia, il mezzo di inclusione ha una viscosità maggiore dell'aria, che influenzerebbe in modo più significativo la posizione continua del bioinchiostro estruso. Il bioinchiostro viene depositato nel mezzo di inclusione e mantenuto quasi in situ. Non c'è adesione garantita tra i filamenti adiacenti. A causa della possibilità di costruire tessuti in vitro con più materiali, è veramente importante controllare la precisa deposizione dell'inchiostro nel mezzo di inclusione per costruire tessuti eterogenei.

Nella stampa incorporata convenzionale, una strategia semplice e comunemente utilizzata è che i filamenti adiacenti siano progettati sovrapposti spazialmente per garantire che possano essere collegati tra loro.

"Il metodo di sovrapposizione si è dimostrato efficace quando si stampano strutture continue con un unico materiale. Per strutture complesse con più materiali, la sovrapposizione dei filamenti può indurre l'impilamento e la compressione incontrollata dei filamenti adiacenti e mettere a repentaglio la distribuzione spaziale dei diversi materiali nella stampa struttura", ha detto il primo autore, il dottor Ziqi Gao.

"Nel nostro lavoro, analizziamo la dinamica del bioinchiostro estruso nel mezzo di inclusione. Mescoliamo uniformemente microsfere fluorescenti nell'inchiostro per determinare il contorno dei filamenti stampati e stampiamo i filamenti simultaneamente nel mezzo di inclusione con diversi parametri di stampa. Noi può confrontare e verificare i fenomeni sperimentali con i risultati dei cambiamenti dei parametri chiave nell'analisi teorica. Questo nuovo metodo di stampa può ottenere una connessione orizzontale tra fili sottili in un'ampia gamma di parametri di stampa.

Il co-primo autore, il professor Jun Yin, ha aggiunto: "Attraverso i metodi sperimentali di cui sopra, vengono valutati quantitativamente gli effetti dei parametri di stampa, tra cui la velocità di stampa, la reologia del mezzo di inclusione sulla morfologia 3D del filamento stampato. Nelle condizioni di alta velocità di stampa e bassa medio di inclusione, i filamenti stampati simultaneamente mostrano un'elevata precisione e proporzioni vicine a 1, che possono adattarsi alla traiettoria della fetta e consentirci di produrre microstrutture."

"È stata stampata una struttura a parete sottile a doppio strato con ciascuno strato inferiore a 200 μm. È stato dimostrato che è possibile stampare modelli di intestino e fegato. L'intestino ha mostrato una struttura simile alla forma di piega circolare dell'organo reale. Entrambi i tessuti possono essere reticolato ed estratto dal mezzo di inclusione senza deterioramento o delaminazione significativi."