Este método permite a co-impressão de sintéticos estruturais e componentes biológicos para andaimes projetados por tecidos. Esses andaimes podem replicar o ambiente de tecido nativo com mais precisão, o que pode ser benéfico para células cultivadas. A principal vantagem desta técnica é que ela pode imprimir estruturas mecanicamente sólidas sem danificar o material biológico encapsulado dentro dos andaimes em uma técnica all-in-one para engenharia de tecidos.
Produzir microesferas com a matriz desejada encapsulada. Essas microesferas foram feitas com cartilagem descelularizada de membros traseiros suínos. Eles variam de tamanho.
Trabalhe com uma máquina de peneira para obter microesferas de tamanho uniformizado. Certifique-se de que as três bandejas de peneira foram completamente limpas e secas antes de serem usada. Monte o agitador de peneira com a bandeja de malha maior por cima e a bandeja de malha menor no meio.
Coloque a panela de peneira na parte inferior. Coloque microesferas secas na bandeja mais alta. Em seguida, coloque a tampa na bandeja.
Peneira grosseira por 8 a 10 minutos. Em seguida, peneira fina por oito a dez minutos. Enquanto espera, organize papel de pesar para as esferas peneiradas.
Quando a peneira estiver completa, remova cuidadosamente uma bandeja de peneira. Coloque a bandeja de cabeça para baixo no papel de pesagem. Toque suavemente nas laterais para garantir que a maioria das esferas caia.
Com todas as placas de peneira esvaziadas sobre papel de peso, descarte as esferas superdimensionadas e subdimensionadas. As demais esferas têm o tamanho correto para uso em etapas subsequentes. Coloque essas esferas em um tubo de centrífuga rotulado.
Armazene o tubo em um congelador de 20 graus Celsius até que seja necessário. Pesar o material necessário para fazer o material de filamento. Faça uma relação de peso de um a quatro de microesferas para pó de policaprolactona com pelo menos 25 gramas de microesferas.
Transfira a mistura em pó para uma batedeira em miniatura. Misture o pó a 20 rotações por minuto durante cinco minutos. Após cinco minutos, pare a rotação e gire o recipiente.
Em seguida, misture a 20 rpm por mais cinco minutos. Para continuar, leve a mistura para uma configuração extrusora e spooler. Configure a extrusora para que sua tomada esteja a cerca de 60 centímetros da entrada de um spooler.
Em seguida, no elemento de aquecimento extrusor, certifique-se de que não há jaqueta isolante. Coloque um ventilador de desktop a meio caminho entre o extrusor e o spooler para esfriar o extrudato. Coloque outro ventilador perto da jaqueta de aquecimento para esfriá-lo com ar ambiente.
Em seguida, certifique-se de que o bocal adequado está preso à extrusora e defina a temperatura do elemento de aquecimento. Inicie os ventiladores de resfriamento e permita que o instrumento atinja um estado estável. Após 20 a 30 minutos, pegue a mistura de PCL da microsfera e encha o funil extrusor.
Ligue o spooler e o extrusor para iniciar a extrusão do filamento. Use fórceps e puxe manualmente o filamento extrudado inicial. Alimente o filamento para o carretel de filamento.
Como é extrudado, observe o filamento para identificar sua composição. Depois de algum tempo, a composição do filamento aparecerá uniforme que é desejado. Enrole fita em volta do filamento para marcar o início da região do uniforme.
Além dos rolos de carretel, monitore o diâmetro do filamento. Use pinças para testar se o diâmetro está próximo dos 1,75 mm desejados. Ajuste o carretel e extrusão velocidades e temperaturas conforme necessário.
Para ajustar o diâmetro do filamento, primeiro altere as velocidades do carretel e extrusor. Você também pode alterar a temperatura extrusora, embora isso geralmente não seja necessário. Continue reabastecendo o funil e extrudando até que todo o pó seja usado.
Quando o funil estiver quase vazio, adicione pó PCL ao funil para retirar a mistura da microesfera. Monitore a extrudação enquanto adiciona o pó PCL. A princípio, as microesferas ainda serão visíveis no extrudato.
Eventualmente, quando não houver mais microesferas visíveis, pare de adicionar o PCL. Separe e rotule o filamento com microesferas na concentração desejada. Quando houver pó mínimo no funil, pare de extrusão e desligue o equipamento.
O filamento pode ser usado em uma impressora padrão de modelagem de deposição fundida. Coloque o filamento na impressora equipada com bicos do diâmetro desejado. Com o modelo carregado, ajuste a temperatura e a velocidade linear para a impressão e comece a depositar o filamento.
O filamento personalizado é depositado camada por camada. Preste atenção especial à primeira camada e ajuste as configurações conforme necessário. Estes dois andaimes impressos em 3D são difíceis de distinguir nesta escala.
Um deles tem filamento contendo policapralactona, somente PCL. O outro tem filamento PCL com microesferas incorporadas de ácido polilático e matrizes desceluarizadas. Visto usando microscopia eletrônica de varredura, o andaime somente PARA PCL parece mais suave.
Em contraste, para os outros filamentos, as microesferas incorporadas no PCL são visíveis em toda a amostra. Ao tentar esse procedimento, é importante lembrar que microesferas acima ou subdimensionadas podem impactar a dinâmica de fluxo do material na extrusora. Por essa razão, certifique-se de preparar adequadamente suas microesferas antes de usar.
Para minimizar o desperdício, é aconselhável criar um grande lote de filamentos necessários para todos os experimentos, em vez de criar lotes menores com mais frequência. A experiência na produção de filamentos virá com o tempo. Os andaimes produzidos após este procedimento podem ser avaliados in vitro e in vivo para responder a perguntas adicionais sobre indução aprimorada e resistência mecânica em comparação com outros andaimes bio-impressos.
Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores da área de engenharia de tecidos explorarem a indução contragênica da matriz suína desceluarizada dentro dos andaimes 3D. Não se esqueça que trabalhar com pequenas partículas pode apresentar riscos respiratórios. O uso de uma pequena máscara de partículas durante este procedimento é encorajado.
