Multi simultáneo

Jul 30, 2023

Publicando en el diarioInternational Journal of Extreme Manufacturing, el equipo dirigido por investigadores del State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems depositó diferentes biomateriales de manera simultánea y precisa en la región producida del medio de incrustación con múltiples boquillas controladas individualmente.

En comparación con el método de impresión secuencial tradicional, el método de impresión desarrollado podría controlar la deposición precisa de biotinta para garantizar la fidelidad de la posición y la morfología de la estructura y mejorar la fuerza de unión entre las capas. El hallazgo podría proporcionar el potencial para ser ampliamente utilizado en la fabricación de estructuras de heterogeneidad con biomateriales blandos y compuestos blandos.

Uno de los investigadores principales, el profesor asociado Hongzhao Zhou, comentó: "La tecnología de bioimpresión de múltiples materiales ofrece diferentes opciones de células y biomateriales para la construcción in vitro de estructuras heterogéneas que pueden ser una mejor representación de tejidos/órganos naturales. La tecnología de impresión integrada proporciona más posibilidades para imprimir diversos materiales en estructuras tridimensionales complejas".

No obstante, el medio de incrustación tiene una viscosidad superior a la del aire, lo que afectaría de forma más significativa a la posición continua de la biotinta extruida. la biotinta se deposita en el medio de inclusión y se mantiene casi in situ. No hay adherencia garantizada entre los filamentos adyacentes. Debido al potencial de construir tejidos in vitro con múltiples materiales, es realmente importante controlar la deposición precisa de tinta en el medio de inclusión para construir tejidos heterogéneos.

En la impresión incrustada convencional, una estrategia simple y de uso común es que los filamentos adyacentes estén diseñados espacialmente superpuestos para garantizar que puedan conectarse entre sí.

"Se ha demostrado que el método de superposición es efectivo cuando se imprimen estructuras continuas con un solo material. Para estructuras complejas con múltiples materiales, la superposición de filamentos puede inducir el apilamiento y la compresión descontrolados de los filamentos adyacentes y poner en peligro la distribución espacial de diferentes materiales en la impresión. estructura", dijo el primer autor, el Dr. Ziqi Gao.

"En nuestro trabajo, analizamos la dinámica de la biotinta extruida en el medio de inclusión. Mezclamos uniformemente microesferas fluorescentes en la tinta para determinar el contorno de los filamentos impresos e imprimimos los filamentos simultáneamente en el medio de inclusión con diferentes parámetros de impresión. puede comparar y verificar los fenómenos experimentales con los resultados de los cambios de parámetros clave en el análisis teórico. Este novedoso método de impresión puede lograr una conexión horizontal entre hilos finos bajo una amplia gama de parámetros de impresión".

El coprimer autor, el profesor Jun Yin, agregó: "A través de los métodos experimentales anteriores, se evalúan cuantitativamente los efectos de los parámetros de impresión, incluida la velocidad de impresión, la reología del medio de incrustación en la morfología 3D del filamento impreso. En condiciones de alta velocidad de impresión y baja medio de incrustación de viscosidad, los filamentos impresos simultáneamente exhiben una alta precisión y una relación de aspecto cercana a uno, lo que puede adaptarse a la trayectoria del corte y permitirnos fabricar microestructuras".

"Se imprimió una estructura de pared delgada de doble capa con cada capa de menos de 200 μm. Se demostró que se podían imprimir modelos de intestino e hígado. El intestino mostró una estructura similar a la forma de pliegue circular del órgano real. Ambos tejidos pueden entrecruzarse y extraerse del medio de inclusión sin deterioro o deslaminación significativos".

"Además, se llevó a cabo una prueba de pelado para investigar la fuerza de unión entre las muestras impresas simultáneamente, los resultados se compararon con las muestras fundidas e impresas secuencialmente. Descubrimos que la fuerza de unión de las muestras mediante impresión simultánea fue significativamente mayor que la de las muestras por impresión secuencial bajo la misma trayectoria. El método de impresión simultánea propuesto ha minimizado la posibilidad de contaminación del medio de incrustación para la impresión 3D de estructuras multicapa y multimaterial. Y podría ser una solución directa de la integridad estructural actual problemas para tales estructuras".

El equipo estudió un método de impresión integrado de múltiples materiales que es prometedor para fabricar estructuras heterogéneas con alta precisión y buena integridad estructural. Con biomateriales blandos y compuestos blandos, este método puede usarse potencialmente para la construcción de modelos de tejido in vitro.

- Este comunicado de prensa fue proporcionado por el International Journal of Extreme Manufacturing