Multi simultaneo

Jul 30, 2023

Pubblicazione sulla rivistaInternational 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, 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 mezzo di inclusione della viscosità, i filamenti stampati simultaneamente mostrano un'elevata precisione e un rapporto d'aspetto vicino a uno, che può adattarsi alla traiettoria della fetta e permetterci 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."

"Inoltre, è stato effettuato un test di pelatura per studiare la forza di adesione tra il campione stampato simultaneo, i risultati sono stati confrontati con il campione colato e stampato in sequenza. Abbiamo scoperto che la forza di adesione dei campioni mediante stampa simultanea era significativamente maggiore di quella dei campioni mediante stampa sequenziale sotto la stessa traiettoria. Il metodo di stampa simultaneo proposto ha ridotto al minimo la possibilità di contaminazione del mezzo di inclusione per la stampa 3D di strutture multistrato e multimateriali. E potrebbe essere una soluzione diretta dell'attuale integrità strutturale problemi per tali strutture."