Caracterização quantitativa das propriedades da biotinta fotossensível líquida para impressão baseada em processamento contínuo de luz
Summary
Este estudo utiliza a temperatura e a composição do material para controlar as propriedades de tensão de escoamento de fluidos de tensão de escoamento. O estado sólido da tinta pode proteger a estrutura de impressão, e o estado líquido pode preencher continuamente a posição de impressão, realizando o processamento digital de luz impressão 3D de biotintas extremamente macias.
Abstract
A fabricação precisa de biotintas por impressão é um pré-requisito para a engenharia de tecidos; a curva de trabalho de Jacobs é a ferramenta para determinar os parâmetros de impressão precisos do processamento digital de luz (DLP). No entanto, a aquisição de curvas de trabalho desperdiça materiais e requer alta conformabilidade de materiais, que não são adequados para biomateriais. Além disso, a redução da atividade celular devido a múltiplas exposições e a falha na formação estrutural devido ao posicionamento repetido são problemas inevitáveis na bioimpressão convencional de DLP. Este trabalho introduz um novo método de obtenção da curva de trabalho e o processo de melhoria da tecnologia de impressão contínua DLP baseada nesta curva de trabalho. Este método de obtenção da curva de trabalho baseia-se na absorbância e nas propriedades fotorreológicas dos biomateriais, que não dependem da conformabilidade dos biomateriais. O processo de impressão DLP contínua, obtido a partir da melhoria do processo de impressão através da análise da curva de trabalho, aumenta a eficiência de impressão em mais de dez vezes e melhora consideravelmente a atividade e a funcionalidade das células, o que é benéfico para o desenvolvimento da engenharia de tecidos.
Introduction
A engenharia tecidual1 é importante no campo do reparo de órgãos. Devido à falta de doação de órgãos, algumas doenças, como insuficiência hepática e insuficiência renal, não têm cura e muitos pacientes não recebem tratamento em tempo hábil2. Organoides com a função necessária dos órgãos podem resolver o problema causado pela falta de doação de órgãos. A construção de organoides depende do progresso e desenvolvimento da tecnologia de bioimpressão3.
Em comparação com a bioimpressão do tipo extrusão4 e a bioimpressão do tipo jato de tinta5, a velocidade de impressão e a precisão de impressão do método de bioimpressão digital de processamento de luz (DLP) são maiores 6,7. O módulo de impressão do método do tipo extrusão é linha por linha, enquanto o módulo de impressão do método do tipo jato de tinta é ponto a ponto, o que é menos eficiente do que o módulo de impressão camada por camada da bioimpressão DLP. A exposição modulada à luz ultravioleta (UV) a uma camada inteira de material para curar uma camada na bioimpressão DLP e o tamanho da característica da imagem determinam a precisão da impressão DLP. Isso torna a tecnologia DLP muito eficiente 8,9,10. Devido à cura excessiva da luz UV, a relação precisa entre o tempo de cura e o tamanho de impressão é importante para a bioimpressão DLP de alta precisão. Além disso, a impressão DLP contínua é uma modificação do método de impressão DLP que pode melhorar muito a eficiência de impressão11,12,13. Para impressão DLP contínua, as condições de impressão precisas são os fatores mais importantes.
A relação entre o tempo de cura e o tamanho de impressão é chamada de curva de trabalho de Jacobs, que é amplamente utilizada na impressão DLP14,15,16. O método tradicional para obter a relação é expor o material por um determinado tempo e medir a espessura de cura para obter um ponto de dados sobre o tempo de exposição e espessura de cura. Repetindo essa operação pelo menos cinco vezes e ajustando os pontos de dados obtém-se a curva de trabalho de Jacobs. No entanto, este método tem desvantagens óbvias; ele precisa consumir muito material para conseguir a cura, os resultados são altamente dependentes das condições de impressão, as biotintas usadas na bioimpressão DLP são caras e raras, e a formabilidade das biotintas geralmente não é boa, o que pode levar a medições imprecisas da espessura de cura.
Este artigo fornece um novo método para obter a relação de cura de acordo com as propriedades físicas da biotinta. O uso dessa teoria pode otimizar a impressão contínua de DLP. Este método pode ser utilizado para obter a relação de cura de forma mais rápida e precisa; a cura contínua de DLP pode, portanto, ser melhor determinada.
Protocol
Representative Results
Discussion
As etapas críticas deste protocolo estão descritas na seção 2. É necessário unificar a intensidade luminosa utilizada no ensaio fotorreológico e a intensidade luminosa de impressão nos ensaios propriamente ditos. O equipamento de teste de absorbância é a parte mais importante. A forma da câmara de ensaio deve ser a mesma que a área fotossensível do medidor de intensidade luminosa. Devido às propriedades dos materiais que mudam continuamente durante todo o processo de exposição à luz UV, a intensidade da …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem o apoio fornecido pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (Grant Nos. 12125205, 12072316, 12132014) e pela China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2022M712754).
Materials
| Brilliant Blue | Aladdin (Shanghai, China). | 6104-59-2 | |
| DLP software | Creation Workshop | N/A | |
| Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate | N/A | LAP; synthesized | |
| Light source | OmniCure | https://www.excelitas.com/product-category/omnicure-s-series-lamp-spot-uv-curing-systems | 365 nm |
| Polyethylene (glycol) diacrylate | Sigma-Aldrich | 455008 | PEGDA Mw ~700 |
| Rheometer | Anton Paar, Austria | MCR302 |
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