連続デジタル光処理ベースの印刷のための液体感光性バイオインク特性の定量的特性評価

Summary

この研究では、温度と材料組成を使用して、降伏応力流体の降伏応力特性を制御します。インクの固体のような状態は印刷構造を保護することができ、液体のような状態は印刷位置を連続的に満たすことができ、非常に柔らかいバイオインクのデジタル光処理3D印刷を実現します。

Abstract

バイオインクの正確な印刷製造は、組織工学の前提条件です。ジェイコブス作業曲線は、デジタル光処理(DLP)の正確な印刷パラメータを決定するためのツールです。しかし、加工曲線の取得は材料を無駄にし、材料の高い成形性を必要とし、生体材料には適していません。さらに、多重露光による細胞活性の低下と繰り返し位置決めによる構造形成の失敗は、どちらも従来のDLPバイオプリンティングでは避けられない問題です。この作業では、作業曲線を取得する新しい方法と、そのような作業曲線に基づく連続DLP印刷技術の改善プロセスを紹介します。作業曲線を得るこの方法は、生体材料の成形性に依存しない生体材料の吸光度および光レオロジー特性に基づいている。作業曲線を分析して印刷プロセスを改善することから得られる連続DLP印刷プロセスは、印刷効率を10倍以上に向上させ、細胞の活性と機能を大幅に改善し、組織工学の発展に有益です。

Introduction

組織工学¹ は臓器修復の分野で重要です。臓器提供が不足しているため、肝不全や腎不全などの一部の疾患はうまく治癒できず、多くの患者はタイムリーな治療を受けていません²。臓器に必要な機能を備えたオルガノイドは、臓器提供の不足によって引き起こされる問題を解決する可能性があります。オルガノイドの構築は、バイオプリンティング技術の進歩と発展にかかっています³.

押出型バイオプリンティング⁴およびインクジェット型バイオプリンティング⁵と比較して、デジタル光処理(DLP)バイオプリンティング法の印刷速度および印刷精度はより高い^6,7。押出型法の印刷モジュールは行単位であるが、インクジェット型法の印刷モジュールはドット単位であり、DLPバイオプリンティングの層単位印刷モジュールよりも効率が低い。DLPバイオプリンティングの層を硬化させるための材料の層全体への変調された紫外線(UV)光曝露と画像の特徴サイズがDLP印刷の精度を決定します。これにより、DLPテクノロジーは非常に効率的になります

Protocol

1.理論的準備

1. 液体吸光度(A_l)、固体吸光度(A_s)、および閾値時間(t_T)の3つのパラメータを定義します¹⁷。
2. 従来のジェイコブス作業曲線を、次の3つのパラメータ¹⁷ を使用して式1に従って書き換えます。
   (式1)
   ここで、_tH は1つの単層の硬化時間であり、Hは1つの単層の高さである。

2. パラメータ取得

1. バイオインクの閾値時間は、温度制御用の素子を備えたレオメーターを用いて測定する。
   1. 365 nmの光源を使用して、レオメーターのテストプラットフォームを露出させ、光強度を特定の値にします。
   2. 300秒間の時間 係数 データを取得するようにレオメーターを設定し、レオメーターソフトウェアの

Discussion

このプロトコルの重要な手順は、セクション2で説明されています。光レオロジー試験で使用する光強度と実際の試験で使用する印刷光強度を統一する必要があります。吸光度試験装置は最も重要な部分です。テストチャンバーの形状は、光強度計の受光面と同じである必要があります。UV光曝露プロセス全体で継続的に変化する材料の特性により、光強度は変化し続ける必要があります

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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