다양한 바이오잉크를 사용할 수 있는 능력은 바이오프린팅 구조의 성공적인 개발에 가장 중요하며, 이 기술은 일반적으로 기존 프린팅 기술과 호환되지 않는 재료의 사용을 용이하게 합니다. 현탁 매질은 증착시 저점도 바이오 잉크의 붕괴를 방지하고 단일 구조 내에 서로 다른 바이오 잉크를 통합하여 천연 조직과 더 유사한 화학적 및 기계적 특성의 지역적 변화를 생성합니다. 이 절차를 시연하는 것은 버밍엄 대학교 (University of Birmingham)의 연구원 인 톰 로버트슨 (Tom Robertson) 박사와 허 더즈 필드 대학교 (University of Huddersfield)의 연구원 인 제시카 시니어 (Jessica Senior) 박사입니다.
시작하려면 레오미터를 켜고 톱니 모양의 형상 40mm를 삽입하여 30분 동안 그대로 두십시오. 제로 갭 높이 기능을 사용하여 레오미터의 갭 높이를 제로화합니다. 하단 플레이트에 약 2밀리리터의 샘플을 추가하고 상단 형상을 내려 1mm의 간격 높이를 만듭니다.
평평하고 비마모성 가장자리를 사용하여 플레이트 사이에서 배출된 과도한 물질을 제거하여 간격을 통해 과도한 유체를 빼내고 티슈 페이퍼로 흡수하여 샘플을 다듬습니다. 바이오잉크의 주입성을 결정하려면 사용자 옵션에서 점도 측정 테스트를 선택하여 점도 측정 프로파일을 수행합니다. 전단 속도 제어 램프 테스트를 위한 파라미터를 1분의 램프 시간으로 초당 0.1 - 500으로 입력합니다.
새 샘플을 로드하고 재현성을 보장하기 위해 프로세스를 반복합니다. 바이오잉크의 겔화 특성을 결정하기 위해 사용자 옵션에서 진동 테스트를 선택하여 작은 변형 테스트를 수행했습니다. 일정한 변형률 하에서 단일 주파수 테스트로 매개 변수를 1 헤르츠의 주파수, 잉크 젤 동안 1 시간 이상 0.5 % 변형.
앞에서 설명한 대로 단계의 전단 속도 제어 램프 테스트에서 결정된 상부 및 하부 응력을 사용하여 응력 제어 하에 있는 새 샘플에 대해 점도 측정 램프 테스트를 반복합니다. 겔화된 샘플에 대한 현장 진폭 및 주파수 측정을 수행하려면 사용자 옵션에서 진동 테스트를 선택합니다. 진폭 스윕을 선택한 후 일정한 1 헤르츠 주파수에서 0.01에서 500 %까지 변형률이 제어되는 진폭 스윕 테스트의 매개 변수를 입력하십시오.
테스트를 완료한 후 스펙트럼을 분석하여 선형 점탄성 영역을 결정합니다. 레오미터에 새 시료를 넣고 겔화시킵니다. 그런 다음 사용자 옵션에서 진동 테스트를 선택합니다.
0.01 및 10 헤르츠 사이의 주파수 테스트 및 입력 주파수 파라미터와 이전에 얻은 진폭 스윕 데이터로부터 결정된 스펙트럼의 선형 점탄성 영역 내의 변형률을 선택하십시오. CAD 소프트웨어를 실행하고 CAD 모델 생성을 시작하려면 도구 옵션을 선택한 다음 CAD 소프트웨어에서 재료를 클릭하여 선택한 바이오잉크에 대한 인쇄 매개변수를 정의합니다. 두께 탭에 추정된 필라멘트 지름을 입력하여 각 레이어의 z 두께를 결정합니다.
구조를 레이어별로 설계하려면 소프트웨어의 레이어 탭을 사용하고, 그룹 탭을 사용하여 레이어를 그룹화하고, 레벨 탭을 사용하여 Z 평면의 레벨에 각 레이어를 지정합니다. x축을 따라 필라멘트가 있는 하나의 레이어와 y축을 따라 두 번째 레이어를 생성하여 격자 구조를 생성하고 둘 다 별도의 레벨에 할당합니다. 그룹(Group) 탭에서 구조물의 반복 단위 수를 선택하여 빌드 높이를 결정합니다.
그런 다음 생성 도구를 클릭하여 설계에 대한 G 코드를 만들고 구조의 3D 렌더링을 봅니다. 바이오프린터에서 바이오잉크를 인쇄 카트리지에 분취하여 마이크로 밸브 위의 프린트 헤드에 나사로 고정합니다. 그런 다음 바늘 길이 측정 기능을 클릭하여 프린트 헤드를 보정합니다.
다음으로, 조립된 프린트 헤드를 공압 시스템에 연결하고 배양 용기를 프린팅 플랫폼에 로드합니다. 적절한 압력이 선택되면 이전에 생성된 G 코드를 열고 실행을 클릭하여 인쇄 프로세스를 시작합니다. 경동맥의 인쇄가 완료되면 주사기와 바늘을 사용하여 구조물 주위에 200밀리몰의 염화칼슘 이수화물 2밀리리터를 주입합니다.
최소 3시간 후, 작제물 주위로부터 유체 겔 지지층을 제거하고 PBS로 부드럽게 세척한다. 그런 다음 주걱을 사용하여 지지 수조에서 구조물을 제거합니다. 30, 60 및 120킬로파스칼에서 압출을 통한 필라멘트 직경의 함수로서 알지네이트 및 콜라겐 격자의 인쇄 해상도를 조정하는 것이 관찰되었으며 결과는 해상도가 압출 압력의 변화에 따라 직접 조정할 수 있음을 입증했습니다.
피부에서 발견되는 것과 유사한 기계적 특성의 구배를 얻기 위해 진피층과 피피층에 다양한 비율의 펙틴과 콜라겐을 사용하여 박리의 징후가 없는 구조를 만들었습니다. 높은 수준의 세포 생존율이 14일간의 배양 후 구조 전체에서 관찰되었으며, 그 동안 물질이 경화되어 물질의 리모델링을 나타냅니다. 유변학의 경우 재현 가능한 데이터를 보장하기 위해 샘플을 올바르게 로드하는 것이 중요하며, 바이오프린팅의 경우 지지층에서 제거하기 전에 구조가 완전히 가교되는 것이 중요합니다.
대규모 조직 구조를 장기간 배양하면 물리적 및 화학적 자극에 대한 내장 세포의 반응을 탐색하는 데 도움이 됩니다.
