Questo metodo consente la co-stampa sia di sintetici strutturali che di componenti biologici per impalcature ingegnerizzate in tessuto. Queste impalcature possono replicare l'ambiente tissutale nativo in modo più accurato, il che può essere utile per le cellule coltivate. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può stampare strutture meccanicamente sonore senza danneggiare il materiale biologico incapsulato all'interno delle impalcature in una tecnica all-in-one per l'ingegneria tissutale.
Produrre microsfere con la matrice desiderata incapsulata. Queste microsfere sono state realizzate con cartilagine decellularizzata da arti posteriori suini. Variano in dimensioni.
Lavorare con una macchina a setaccio per ottenere microsfere di dimensioni uniformi. Assicurarsi che i tre vassoi del setaccio siano stati accuratamente puliti e asciugati prima dell'uso. Assemblare lo shaker del setaccio con il vassoio in rete più grande sulla parte superiore e il vassoio di rete più piccolo al centro.
Metti la padella del setaccio sul fondo. Posizionare le microsfere secche nel vassoio più alto. Quindi posizionare il coperchio sul vassoio.
Setaccio grossolano per otto o dieci minuti. Quindi setaccio fine per otto o dieci minuti. Durante l'attesa, disporre la carta di pesata per le sfere setacciate.
Quando il setaccio è completo, rimuovere con cura un vassoio del setaccio. Posizionare il vassoio a testa in giù sulla carta di pesata. Toccare delicatamente i lati per assicurarsi che la maggior parte delle sfere cada.
Con tutte le piastre del setaccio svuotate sulla carta di pesata, scartare le sfere sovrasize e sottotaglio. Le sfere rimanenti hanno la dimensione corretta per l'uso nei passaggi successivi. Posizionare queste sfere in un tubo di centrifuga etichettato.
Conservare il tubo in un congelatore Celsius di 20 gradi fino a quando necessario. Pesare il materiale necessario per realizzare il materiale del filamento. Fai un rapporto peso-uno-quattro tra microsfere e polvere di policaprolattone con almeno 25 grammi di microsfere.
Trasferire la miscela di polvere in un miscelatore di rotolamento in miniatura. Mescolare la polvere a 20 rotazioni al minuto per cinque minuti. Dopo cinque minuti, interrompere la rotazione e capovolgere il contenitore.
Quindi mescolare a 20 giri/min per altri cinque minuti. Per continuare, portare la miscela in un'impostazione di estrusore e spooler. Impostare l'estrusore in modo che la sua presa sia a circa 60 centimetri dall'ingresso di uno spooler.
Quindi, all'elemento riscaldante dell'estrusore, assicurati che non ci sia una giacca isolante. Posizionare una ventola del desktop a metà strada tra l'estrusore e lo spooler per raffreddare l'estruso. Metti un altro ventilatore vicino alla giacca riscaldante per raffreddarlo con aria ambiente.
Assicurarsi quindi che l'ugello corretto sia collegato all'estrusore e impostare la temperatura dell'elemento riscaldante. Avviare le ventole di raffreddamento e consentire allo strumento di raggiungere uno stato stazionario. Dopo 20-30 minuti, ottenere la miscela PCL della microsfera e riempire la tramoggia dell'estrusore.
Accendete lo spooler e la coclea dell'estrusore per avviare l'estrusione del filamento. Utilizzare le forcep e tirare manualmente il filamento estruso iniziale. Alimentare il filamento allo spooler del filamento.
Mentre è estruso, osserva il filamento per identificarne la composizione. Dopo un po 'di tempo, la composizione del filamento apparirà uniforme che si desidera. Avvolgere il nastro attorno al filamento per contrassegnare l'inizio della regione uniforme.
Oltre i rulli dello spooler, monitorare il diametro del filamento. Utilizzare le pinze per verificare se il diametro è vicino agli 1,75 mm desiderati. Regolare lo spooler e le velocità e le temperature dell'estrusore in base alle esigenze.
Per regolare il diametro del filamento, modificare innanzitutto le velocità dello spooler e dell'estrusore. È inoltre possibile modificare la temperatura dell'estrusore, anche se questo di solito non è necessario. Continuare a riempire la tramoggia ed estrudere fino a quando non viene utilizzata tutta la polvere.
Quando la tramoggia è quasi vuota, aggiungere polvere PCL alla tramoggia per sciacquare la miscela di microsfera. Monitorare l'estruso durante l'aggiunta della polvere PCL. All'inizio, le microsfere saranno ancora visibili nell'estruso.
Alla fine, quando non sono visibili più microsfere, smetti di aggiungere il PCL. Separare ed etichettare il filamento con microsfere nella concentrazione desiderata. Quando c'è polvere minima nella tramoggia, smetti di estrudere e spegni l'attrezzatura.
Il filamento può essere utilizzato in una stampante standard di modellazione della deposizione fusa. Caricare il filamento nella stampante dotata di ugelli del diametro desiderato. Con il modello caricato, impostare la temperatura e la velocità lineare per la stampa e iniziare a depositare il filamento.
Il filamento personalizzato viene depositato strato per strato. Prestare particolare attenzione al primo livello e regolare le impostazioni in base alle esigenze. Queste due impalcature stampate in 3D sono difficili da distinguere in questa scala.
Uno ha filamento contenente policapralattone, solo PCL. L'altro ha filamenti PCL con microsfere incorporate di acido polilattico e matrici decelluarizzate. Vista usando la microscopia elettronica a scansione, l'impalcatura solo PCL appare per lo più liscia.
Al contrario, per l'altro filamento, le microsfere incorporate nel PCL sono visibili in tutto il campione. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che le microsfere sovra o sottotaglio possono influire sulla dinamica del flusso del materiale nell'estrusore. Per questo motivo, assicurarsi di preparare correttamente le microsfere prima dell'uso.
Al fine di ridurre al minimo gli sprechi, è consigliabile creare un grande lotto di filamento necessario per tutti gli esperimenti piuttosto che creare lotti più piccoli più frequentemente. L'esperienza nella produzione di filamenti arriverà nel tempo. Le impalcature prodotte a seguito di questa procedura possono essere ulteriormente valutate in vitro e in vivo per rispondere a ulteriori domande su una maggiore induzione e resistenza meccanica rispetto ad altre impalcature biostampati.
Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori nel campo dell'ingegneria tissutale per esplorare l'induzione controgenica della matrice suina decelluarizzata all'interno delle impalcature 3D. Non dimenticare che lavorare con piccole particelle può presentare rischi respiratori. Si incoraggia l'uso di una piccola maschera di particolato durante questa procedura.
