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).

1. Preparação teórica
<ol><li>Definir trêsparâmetros: absorbância líquida (Al), absorbância sólida (A s) e tempo limite (tT)17.</li>
	<li>Reescreva a curva de trabalho tradicional de Jacobs usando estes três parâmetros17 de acordo com a Equação 1: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65277/65277eq01.jpg" style="margin: auto;">(Equação 1) Aqui, t H é o tempo de cura de uma única camada, eH é a altura de uma única camada.</li>
</ol>2. Aquisição de parâmetros
<ol><li>Meça o tempo limite da biotinta usando um reômetro equipado com um elemento para controle de temperatura.<ol><li>Use uma fonte de luz de 365 nm para expor a plataforma de teste do reômetro e fazer a intensidade da luz em um determinado valor.</li>
		<li>Defina o reômetro para obter os dados Time-Moduli durante um período de 300 s e pegue cada ponto de dados a cada 0,3 s através das opções de Configurações de Tempo no software do reômetro. Clique no botão Iniciar teste do reômetro para iniciar o teste e, ao mesmo tempo, clique no botão Iniciar da fonte de luz.</li>
		<li>Contando a partir do início da exposição, quando os dados do módulo de armazenamento são iguais aos dados do módulo de perda, o tempo correspondente é reconhecido como o tempo limite. Grave manualmente.</li>
	</ol></li>
	<li>Construir o equipamento de teste de absorbância como mostrado no trabalho anterior17. Use duas lâminas de vidro superior e inferior para prender a estrutura impressa em forma de anel (5 mm de diâmetro interno, 10 mm de diâmetro externo) com uma espessura de 500μm de modo que o círculo interno do anel forme uma câmara. Coloque a câmara na área de ensaio do medidor de intensidade luminosa e ajuste a fonte de luz para expor a área da câmara. NOTA: A Figura 1 mostra o diagrama esquemático dos resultados dos ensaios fotorreológicos e dos resultados do processamento de dados, bem como o equipamento de ensaio de absorbância.<ol><li>Medir a intensidade luminosa incidente(I) quando a câmara de ensaio não estiver cheia de material do equipamento de ensaio de absorbância, lendo o visor do medidor de intensidade luminosa do equipamento de ensaio.</li>
		<li>Encher a câmara de ensaio com 10 μLof de biotinta.</li>
		<li>Expor a câmara de ensaio com biotinta à luz UV a 365 nm. Obter a intensidade luminosa (Ilh) do equipamento de ensaio de absorbância através da leitura do visor do medidor de intensidade luminosa do equipamento de ensaio.</li>
		<li>Obter a intensidade luminosa quando a biotinta for curada (Ish) a partir do equipamento de ensaio de absorbância, lendo o visor do medidor de intensidade luminosa do equipamento de ensaio quando o valor deixar de existir. Esse valor é a absorvância sólida, eush.</li>
		<li>Calcular a absorbância líquida e a absorbância sólida utilizando as equações 2 e 3: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/65277/65277eq02.jpg" style="margin: auto;">     Equação 2 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/65277/65277eq03.jpg" style="margin: auto;">     Equação 3</li>
	</ol></li>
	<li>Obter a curva de trabalho de Jacobs de acordo com os parâmetros obtidos.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65277/65277fig01.jpg"> Figura 1: Resultados dos testes e equipamentos . (A) Diagrama esquemático dos resultados dos ensaios fotorreológicos e dos resultados do processamento dos dados. (B) Equipamento de ensaio de absorbância. Esse valor foi modificado com permissão de Li et al.17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65277/65277fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
3. Configurações de parâmetros de impressão DLP contínua
<ol><li>Use o software DLP para obter impressão DLP e o conjunto de parâmetros de impressão no software da seguinte maneira.</li>
	<li>Defina o tempo de exposição da primeira camada única como o tempo limite (tT) nas configurações de parâmetros do software.<ol><li>Calcular o tempo de exposição dos materiais de cura de 10 μm, de acordo com a Equação 1, e subtrair o tempo limite para obter o tempo real de exposição para a cura de uma única camada.</li>
	</ol></li>
	<li>Defina o intervalo de tempo entre as camadas adjacentes como 0 s nas configurações de parâmetros do software.</li>
	<li>Inicie a impressora clicando no botão Iniciar no software de impressão. Quando o processo de impressão terminar, conclua a impressão clicando no botão Parar no software de impressão.</li>
</ol>

Caracterização quantitativa das propriedades da biotinta para impressão DLP contínua

<ol>
	<li>Berthiaume, F., Maguire, T. J., Yarmush, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering+and+regenerative+medicine:+history,+progress,+and+challenges.">Tissue engineering and regenerative medicine: history, progress, and challenges.</a> Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2 (1), 403-430 (2011).</li><li>Ng, W. L., Chua, C. K., Shen, Y. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Print+me+an+organ!+Why+we+are+not+there+yet.">Print me an organ! Why we are not there yet.</a> Progress in Polymer Science. 97, 101145 (2019).</li><li>Sun, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bioprinting+roadmap.">The bioprinting roadmap.</a> Biofabrication. 12 (2), 022002 (2020).</li><li>Jiang, T., Munguia-Lopez, J. G., Flores-Torres, S., Kort-Mascort, J., Kinsella, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrusion+bioprinting+of+soft+materials:+An+emerging+technique+for+biological+model+fabrication.">Extrusion bioprinting of soft materials: An emerging technique for biological model fabrication.</a> Applied Physics Reviews. 6 (1), 011310 (2019).</li><li>Ng, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L.cControlling+droplet+impact+velocity+and+droplet+volume:+Key+factors+to+achieving+high+cell+viability+in+sub-nanoliter+droplet-based+bioprinting.">L.cControlling droplet impact velocity and droplet volume: Key factors to achieving high cell viability in sub-nanoliter droplet-based bioprinting.</a> International Journal of Bioprinting. 8 (1), 424 (2021).</li><li>Yu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printability+during+projection-based+3D+bioprinting.">Printability during projection-based 3D bioprinting.</a> Bioactive Materials. 11, 254-267 (2022).</li><li>Zhong, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+of+dual+ECM+scaffolds+encapsulating+limbal+stem/progenitor+cells+in+active+and+quiescent+statuses.">Bioprinting of dual ECM scaffolds encapsulating limbal stem/progenitor cells in active and quiescent statuses.</a> Biofabrication. 13 (4), (2021).</li><li>Huh, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinations+of+photoinitiator+and+UV+absorber+for+cell-based+digital+light+processing+(DLP)+bioprinting.">Combinations of photoinitiator and UV absorber for cell-based digital light processing (DLP) bioprinting.</a> Biofabrication. 13 (3), (2021).</li><li>Saed, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+poly+l-lactic+acid+synthesis+and+optimization+of+process+parameters+for+3D+printing+of+porous+scaffolds+via+digital+light+processing+(DLP)+method.">Functionalized poly l-lactic acid synthesis and optimization of process parameters for 3D printing of porous scaffolds via digital light processing (DLP) method.</a> Journal of Manufacturing Processes. 56, 550-561 (2020).</li><li>Ng, W. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vat+polymerization-based+bioprinting-process,+materials,+applications+and+regulatory+challenges.">Vat polymerization-based bioprinting-process, materials, applications and regulatory challenges.</a> Biofabrication. 12 (2), 022001 (2020).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fidelity+and+high-efficiency+additive+manufacturing+using+tunable+pre-curing+digital+light+processing.">High-fidelity and high-efficiency additive manufacturing using tunable pre-curing digital light processing.</a> Additive Manufacturing. 30, 100889 (2019).</li><li>Kelly, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volumetric+additive+manufacturing+via+tomographic+reconstruction.">Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction.</a> Science. 363 (6431), 1075-1079 (2019).</li><li>Tumbleston, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+liquid+interface+production+of+3D+objects.">Continuous liquid interface production of 3D objects.</a> Science. 347 (6228), 1349-1352 (2015).</li><li>Classens, K., Hafkamp, T., Westbeek, S., Remmers, J. J. C., Weiland, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiphysical+modeling+and+optimal+control+of+material+properties+for+photopolymerization+processes.">Multiphysical modeling and optimal control of material properties for photopolymerization processes.</a> Additive Manufacturing. 38, 101520 (2021).</li><li>Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+approach+to+resin+formulation+for+3D+printed+microfluidics.">Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics.</a> RSC Advances. 5 (129), 106621-106632 (2015).</li><li>Hofstetter, C., Orman, S., Baudis, S., Stampfl, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+cure+depth+and+cure+degree,+a+new+way+to+fully+characterize+novel+photopolymers.">Combining cure depth and cure degree, a new way to fully characterize novel photopolymers.</a> Additive Manufacturing. 24, 166-172 (2018).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+prediction+and+experimental+validation+of+the+digital+light+processing+(DLP)+working+curve+for+photocurable+materials.">Theoretical prediction and experimental validation of the digital light processing (DLP) working curve for photocurable materials.</a> Additive Manufacturing. 37, 101716 (2021).</li><li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecularly+cleavable+bioinks+facilitate+high-performance+digital+light+processing-based+bioprinting+of+functional+volumetric+soft+tissues.">Molecularly cleavable bioinks facilitate high-performance digital light processing-based bioprinting of functional volumetric soft tissues.</a> Nature Communications. 13 (1), 3317 (2022).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

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 ...

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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Brilliant Blue</td>
			<td>Aladdin (Shanghai, China).</td>
			<td>6104-59-2&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DLP software</td>
			<td>Creation Workshop</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate</td>
			<td></td>
			<td>N/A</td>
			<td>LAP; synthesized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light source</td>
			<td>OmniCure</td>
			<td>https://www.excelitas.com/product-category/omnicure-s-series-lamp-spot-uv-curing-systems</td>
			<td>365 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene (glycol) diacrylate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>455008</td>
			<td>PEGDA Mw ~700</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rheometer&#160;</td>
			<td>Anton Paar, Austria</td>
			<td>MCR302</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantitative characterization of liquid photosensitive bioink properties for continuous digital light processing based printing

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.

Tissue engineering1 is important in the field of organ repair. Due to the lack of organ donation, some diseases, such as liver failure and kidney failure, cannot be cured well, and many patients do not receive timely treatment2. Organoids with the required function of the organs may solve the problem caused by the lack of organ donation. The construction of organoids depends on the progress and development of bioprinting technology3.
Compared with extrusion-type bioprinting4 and inkjet-type bioprinting5, the printing speed and printing accuracy of the digital light processing (DLP) bioprinting method are higher6,7. The printing module of the extrusion-type method is line-by-line, while the printing module of the inkjet-type method is dot-by-dot, which is less efficient than the layer-by-layer printing module of DLP bioprinting. The modulated ultraviolet (UV) light exposure to a whole layer of material to cure a layer in DLP bioprinting and the feature size of the image determines the accuracy of DLP printing. This makes DLP technology very efficient8,9,10. Due to overcuring of the UV light, the precise relationship between the curing time and the printing size is important for high-accuracy DLP bioprinting. Furthermore, continuous DLP printing is a modification of DLP printing method that can greatly improve the printing efficiency11,12,13. For continuous DLP printing, precise printing conditions are the most important factors.
The relationship between the curing time and the printing size is called the Jacobs working curve, which is widely used in DLP printing14,15,16. The traditional method to obtain the relationship is to expose the material for a certain time and measure the curing thickness to obtain a data point about the exposure time and curing thickness. Repeating this operation at least five times and fitting the data points obtains the Jacobs working curve. However, this method has obvious disadvantages; it needs to consume a lot of material to achieve the curing, the results are highly dependent on the printing conditions, the bioinks used in DLP bioprinting are expensive and rare, and the formability of the bioinks is usually not good, which can lead to inaccurate measurements of curing thickness.
This article provides a new method to obtain the curing relationship according to the physical properties of the bioink. Using this theory can optimize continuous DLP printing. This method can be used to obtain the curing relationship more quickly and accurately; the continuous DLP curing can therefore be better determined.

Autor em destaque: Caracterização quantitativa de propriedades de biotinta fotossensível líquida para impressão baseada em processamento contínuo de luz digital  

Caracterização quantitativa das propriedades da biotinta fotossensível líquida para impressão baseada em processamento contínuo de luz

My research mainly involves DLP 3D bio printing and tissue engineering. We try to optimize and improve the DLP printing process and formula theory, so that the printed tissue engineering scaffold can better meet the actual clinic application needs. The printing conditions of the existing light curable materials rely on manual experiments and are obtained by feeding the data of multiple performing experiments.Such experiments waste material and reduced printing efficiency. I constructed a theoretical working curve and determined the DLP printing pyramids only based on the physical properties of the material. Dynamics both best concept is proposed to be applied in DLP printing to realize DLP format of complex dimensional structures of extremely soft materials.This method can improve the efficiency of determining the printing conditions of photo curable materials. This technology can provide technical support for the research and development of photo curable materials and the accurate printing of these materials.

Este artigo mostra um novo método para obtenção de parâmetros de cura e introduz uma nova forma de se obter impressão contínua de DLP, demonstrando a eficiência deste método na determinação da curva de trabalho.
Foram utilizados três materiais diferentes na impressão DLP para verificar a exatidão da curva de trabalho teórica obtida pelo método introduzido neste artigo. Os materiais são 20% (v/v) de polietileno (glicol) diacrilato (PEGDA), 0,5% (p/v) de lítio fenil-2,4,6-trimet...

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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.

Precise printing fabrication of bioinks is a prerequisite for tissue engineering; the Jacobs working curve is the tool to determine the precise printing ...

Minha pesquisa envolve principalmente impressão biológica DLP 3D e engenharia de tecidos. Tentamos otimizar e melhorar o processo de impressão DLP e a teoria da fórmula, para que o arcabouço de engenharia de tecidos impressos possa atender melhor às necessidades reais de aplicação clínica. As condições de impressão dos materiais curáveis por luz existentes dependem de experimentos manuais e são obtidas alimentando os dados de vários experimentos realizados.Tais experimentos desperdiçam material e reduzem a eficiência de impressão. Construí uma curva de trabalho teórica e determinei as pirâmides de impressão DLP apenas com base nas propriedades físicas do material. Dinâmica ambos melhor conceito é proposto para ser aplicado na impressão DLP para realizar o formato DLP de estruturas dimensionais complexas de materiais extremamente moles.Este método pode melhorar a eficiência da determinação das condições de impressão de materiais fotocuráveis. Essa tecnologia pode fornecer suporte técnico para a pesquisa e desenvolvimento de materiais fotocuráveis e a impressão precisa desses materiais.

quantitative-characterization-liquid-photosensitive-bioink-properties

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing

554 visualizações.  Zhejiang University. Minha pesquisa envolve principalmente impressão biológica DLP 3D e engenharia de tecidos. Tentamos otimizar e melhorar o processo de impressão DLP e a teoria da fórmula, para que o arcabouço de engenharia de tecidos impressos possa atender melhor às necessidades reais de aplicação clínica. As condições de impressão dos materiais curáveis por luz existentes dependem de experimentos manuais e são obtidas alimentando os dados de vários experimentos realizados.Tais experimen...

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