Name: agarose fluid gels formed by shear processing during gelation for suspended 3d bioprinting
Uploaded: 2023-05-26T14:40:00
Duration: 7 min 26 s
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	<li>Lee, K. Y., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+tissue+engineering.">Hydrogels for tissue engineering.</a> Chemical Reviews. 101 (7), 1869-1880 (2001).</li><li>Caliari, S. R., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+hydrogels+for+cell+culture.">A practical guide to hydrogels for cell culture.</a> Nature Methods. 13 (5), 405-414 (2016).</li><li>Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+as+extracellular+matrix+mimics+for+3D+cell+culture.">Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture.</a> Biotechnology and Bioengineering. 103 (4), 655-663 (2009).</li><li>Drury, J. L., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+tissue+engineering:+scaffold+design+variables+and+applications.">Hydrogels for tissue engineering: scaffold design variables and applications.</a> Biomaterials. 24 (24), 4337-4351 (2003).</li><li>Iordachescu, A., 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=An+in+vitro+model+for+the+development+of+mature+bone+containing+an+osteocyte+network.">An in vitro model for the development of mature bone containing an osteocyte network.</a> Advanced Biosystems. 2 (2), 1700156 (2018).</li><li>Zhang, C., 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=Hydrogel+cryopreservation+system:+an+effective+method+for+cell+storage.">Hydrogel cryopreservation system: an effective method for cell storage.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (11), 3330 (2018).</li><li>McCormack, A., Highley, C. B., Leslie, N. R., Melchels, F. P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+in+suspension+baths:+keeping+the+promises+of+bioprinting+afloat.">3D printing in suspension baths: keeping the promises of bioprinting afloat.</a> Trends in Biotechnology. 38 (6), 584-593 (2020).</li><li>Cheng, W., Zhang, J., Liu, J., Yu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Granular+hydrogels+for+3D+bioprinting+applications.">Granular hydrogels for 3D bioprinting applications.</a> View. 1 (3), 20200060 (2020).</li><li>Lieben, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+future+of+3D+printing+of+human+tissues+is+taking+shape.">The future of 3D printing of human tissues is taking shape.</a> Nature Reviews Rheumatology. 12 (4), 191 (2016).</li><li>Bhattacharjee, T., 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=Writing+in+the+granular+gel+medium.">Writing in the granular gel medium.</a> Science Advances. 1 (8), 1500655 (2015).</li><li>Hinton, T. 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=Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform+reversible+embedding+of+suspended+hydrogels.">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Science Advances. 1 (9), 1500758 (2015).</li><li>Zarrintaj, P., 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=Agarose-based+biomaterials+for+tissue+engineering.">Agarose-based biomaterials for tissue engineering.</a> Carbohydrate Polymers. 187, 66-84 (2018).</li><li>te Nijenhuis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thermoreversible Networks: Viscoelastic Properties and Structure of Gels. , 194-202 (1997).</li><li>Norton, I. T., Jarvis, D. A., Foster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+molecular+model+for+the+formation+and+properties+of+fluid+gels.">A molecular model for the formation and properties of fluid gels.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 26 (4), 255-261 (1999).</li><li>Fern&#225;ndez Farr&#233;s, I., Moakes, R. J. A., Norton, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+biopolymer+fluid+gels:+A+microstructural+approach.">Designing biopolymer fluid gels: A microstructural approach.</a> Food Hydrocolloids. 42, 362-372 (2014).</li><li>Cooke, M. 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=Structuring+of+hydrogels+across+multiple+length+scales+for+biomedical+applications.">Structuring of hydrogels across multiple length scales for biomedical applications.</a> Advanced Materials. 30 (14), 1705013 (2018).</li><li>Foster, N. C., Allen, P., El Haj, A. J., Grover, L. M., Moakes, R. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+therapeutic+responses+via+engineering+microenvironments+with+a+novel+synthetic+fluid+gel.">Tailoring therapeutic responses via engineering microenvironments with a novel synthetic fluid gel.</a> Advanced Healthcare Materials. 10 (16), 2100622 (2021).</li><li>Ellis, A. L., Norton, A. B., Mills, T. B., Norton, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilisation+of+foams+by+agar+gel+particles.">Stabilisation of foams by agar gel particles.</a> Food Hydrocolloids. 73, 222-228 (2017).</li><li>Ghebremedhin, M., Seiffert, S., Vilgis, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physics+of+agarose+fluid+gels:+Rheological+properties+and+microstructure.">Physics of agarose fluid gels: Rheological properties and microstructure.</a> Current Research in Food Science. 4, 436-448 (2021).</li><li>Garrec, D. A., Norton, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+fluid+gel+formation+and+properties.">Understanding fluid gel formation and properties.</a> Journal of Food Engineering. 112 (3), 175-182 (2012).</li><li>Garrec, D. A., Guthrie, B., Norton, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kappa+carrageenan+fluid+gel+material+properties.+Part+1:+Rheology.">Kappa carrageenan fluid gel material properties. Part 1: Rheology.</a> Food Hydrocolloids. 33 (1), 151-159 (2013).</li><li>Adams, S., Frith, W. J., Stokes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+particle+modulus+on+the+rheological+properties+of+agar+microgel+suspensions.">Influence of particle modulus on the rheological properties of agar microgel suspensions.</a> Journal of Rheology. 48 (6), 1195-1213 (2004).</li><li>Senior, J. J., Cooke, M. E., Grover, L. M., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+complex+hydrogel+structures+using+suspended+layer+additive+manufacturing+(SLAM).">Fabrication of complex hydrogel structures using suspended layer additive manufacturing (SLAM).</a> Advanced Functional Materials. 29 (49), 1904845 (2019).</li><li>Moakes, R. J. A., 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=A+suspended+layer+additive+manufacturing+approach+to+the+bioprinting+of+tri-layered+skin+equivalents.">A suspended layer additive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skin equivalents.</a> APL Bioengineering. 5 (4), 046103 (2021).</li><li>Moxon, S. 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=Suspended+manufacture+of+biological+structures.">Suspended manufacture of biological structures.</a> Advanced Materials. 29 (13), 1605594 (2017).</li><li>Noor, N., 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=3D+Printing+of+personalized+thick+and+perfusable+cardiac+patches+and+hearts.">3D Printing of personalized thick and perfusable cardiac patches and hearts.</a> Advanced Science. 6 (11), 1900344 (2019).</li><li>Compaan, A. M., Song, K., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gellan+fluid+gel+as+a+versatile+support+bath+material+for+fluid+extrusion+bioprinting.">Gellan fluid gel as a versatile support bath material for fluid extrusion bioprinting.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 11 (6), 5714-5726 (2019).</li><li>Moxon, S. 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=Blended+alginate/collagen+hydrogels+promote+neurogenesis+and+neuronal+maturation.">Blended alginate/collagen hydrogels promote neurogenesis and neuronal maturation.</a> Materials Science and Engineering: C. 104, 109904 (2019).</li><li>H&#246;lzl, 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=Bioink+properties+before,+during+and+after+3D+bioprinting.">Bioink properties before, during and after 3D bioprinting.</a> Biofabrication. 8 (3), 032002 (2016).</li><li>Chimene, D., Lennox, K. K., Kaunas, R. R., Gaharwar, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+bioinks+for+3D+printing:+a+materials+science+perspective.">Advanced bioinks for 3D printing: a materials science perspective.</a> Annals of Biomedical Engineering. 44 (6), 2090-2102 (2016).</li><li>Schwab, A., 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+and+shape+fidelity+of+bioinks+in+3D+bioprinting.">Printability and shape fidelity of bioinks in 3D bioprinting.</a> Chemical Reviews. 120 (19), 11028-11055 (2020).</li><li>Rutz, A. L., Lewis, P. L., Shah, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+next-generation+bioinks:+Tuning+material+properties+pre-+and+post-printing+to+optimize+cell+viability.">Toward next-generation bioinks: Tuning material properties pre- and post-printing to optimize cell viability.</a> MRS Bulletin. 42 (8), 563-570 (2017).</li><li>Mosadegh, B., Xiong, G., Dunham, S., Min, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+progress+in+3D+printing+for+cardiovascular+tissue+engineering.">Current progress in 3D printing for cardiovascular tissue engineering.</a> Biomedical Materials. 10 (3), 034002 (2015).</li><li>Zhou, K., Sun, Y., Yang, J., Mao, H., Gu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+3D+embedded+bioprinting:+a+focused+review+on+bioinks+and+support+baths.">Hydrogels for 3D embedded bioprinting: a focused review on bioinks and support baths.</a> Journal of Materials Chemistry B. 10 (12), 1897-1907 (2022).</li><li>Lee, A., 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=3D+bioprinting+of+collagen+to+rebuild+components+of+the+human+heart.">3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart.</a> Science. 365 (6452), 482-487 (2019).</li><li>Kyle, S., Jessop, Z. M., Al-Sabah, A., Whitaker, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printability'+of+candidate+biomaterials+for+extrusion+based+3D+printing:+state-of-the-art.">Printability' of candidate biomaterials for extrusion based 3D printing: state-of-the-art.</a> Advanced Healthcare Materials. 6 (16), 1700264 (2017).</li><li>Hinton, T. J., Lee, A., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+from+the+micrometer+to+millimeter+length+scales:+Size+does+matter.">3D bioprinting from the micrometer to millimeter length scales: Size does matter.</a> Current Opinion in Biomedical Engineering. 1, 31-37 (2017).</li><li>Seoane-Via&#241;o, I., Trenfield, S. J., Basit, A. W., Goyanes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translating+3D+printed+pharmaceuticals:+From+hype+to+real-world+clinical+applications.">Translating 3D printed pharmaceuticals: From hype to real-world clinical applications.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 174, 553-575 (2021).</li><li>Jovic, T. H., Combellack, E. J., Jessop, Z. M., Whitaker, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+and+the+future+of+surgery.">3D bioprinting and the future of surgery.</a> Frontiers in Surgery. 7, 609836 (2020).</li></ol>

लेखकों के पास घोषित करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है।

सहायक बिस्तर के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के चयन पर विचार विकास चरण के दौरान, सहायक बिस्तर की विभिन्न विशेषताओं की आवश्यकता थी। इन विशेषताओं में शामिल हैं: i) एक्सट्रूडेड सामग्री को निलंबित करने के लिए पर्याप्त संरचना बनाए रखना; ii) प्रिंटहेड को सहायक सामग्री के माध्यम से स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देने के लिए कतरनी पतली क्षमता; iii) तेजी से पुनर्गठन (आत्म-उपचार गुण), जमा बायोइंक के आसपास समर्थन बनाना; iv) कमरे के तापमान और शारीरिक तापमान दोनों पर थर्मल रूप से स्थिर; v) तटस्थ (यानी, अनचार्ज्ड) सामग्री जो पीएच और इलेक्ट्रोलाइट्स (आयनिक प्रजातियों और सांद्रता) की एक श्रृंखला में अपेक्षाकृत बायोइनर्ट है, कोशिकाओं और चार्ज बायोइंक के साथ बातचीत को रोकती है; vi) गैर विषैले; और, vii) अधिमानतः एक गैर-पशु स्रोत से।
यद्यपि कई बायोपॉलिमर सामग्री हैं जो इन अंतर्निहित विशेषताओं में से कई को बनाए रखती हैं, इन सभी विशेषताओं 11,26,27 के अनुरूप निलंबित 3 डी योजक निर्माण करने की क्षमता के साथ, यहां इरादा एक सहायक बिस्तर का उत्पादन करना था जो अन्य सहायक सामग्रियों से जुड़े कुछ व्यावहारिक मुद्दों को दूर करेगा। अगारोस के रासायनिक गुणों के कारण और विशेष रूप से, जब कण द्रव जेल के रूप में तैयार किया जाता है, तो इन सभी विशेषताओं को प्राप्त किया जा सकता है। इसने एक सहायक बिस्तर को सक्षम किया जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के बायोइंक 23,24,25,28 में किया जा सकता है। दरअसल, सामग्री की जैवअक्षर प्रकृति ने पूरे संस्कृति में सीटू में मुद्रित संरचना को बनाए रखने की क्षमता प्रदान की, जिससे जीव विज्ञान में बदलाव के बिना कई अलग-अलग बायोइंक को पूरी तरह से विकसित करने के लिए पर्याप्त टाइमस्केल की अनुमति मिली। इसके अलावा, कण, पतली प्रकृति ने अंतिम मुद्रित निर्माण से हटाने में आसानी की अनुमति दी, जबकि गैर विषैले, गैर-पशु मूल नैतिक और नियामक आवश्यकताओं से संबंधित बाधाओं पर काबू पाने के लिए क्लिनिक की ओर तेजी से अनुवाद की क्षमता की अनुमति देता है।
बायोइंक के लिए सामग्री के चयन में विचार डायरेक्ट-एक्सट्रूज़न बायोप्रिंटिंग में, बायोइंक को 2 डी प्रिंट बेड पर जमा किया जाता है। यह फायदेमंद है कि मोनोमर बायोइंक समाधानों में कतरनी-पतला व्यवहार होता है; हालांकि, शारीरिक रूप से प्रासंगिक आयामों के साथ उच्च-निष्ठा संरचनाओं का उत्पादन करने के लिए, उनके पास कम थिक्सोट्रोपी होना चाहिए और पर्याप्त रूप से उच्च चिपचिपाहट तक ठीक होना चाहिए ताकि वेजमाव पर ठोस फिलामेंट्स बना सकें। बढ़ी हुई चिपचिपाहट के साथ, एक्सट्रूज़न के लिए आवश्यक दबाव बहुत अधिक है, अक्सर एनकैप्सुलेटेड सेल व्यवहार्यता31,32 को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। सस्पेंशन बायोप्रिंटिंग इस सीमा को हटा देता है, क्योंकि एक्सट्रूडेड सामग्री को क्रॉसलिंकिंग के दौरान निलंबन स्नान द्वारा समर्थित किया जाता है। यह विकास बायोइंक योगों की सीमा को काफी बढ़ाता है जिनका उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हाल के काम ने कम सांद्रता वाले कोलेजन समाधानों के उपयोग को हृदय की आंतरिक संरचना 33,34,35 के अनुरूप अत्यधिक जटिल ज्यामिति में मुद्रित किया है। इस पद्धति में उल्लिखित अनुप्रयोगों में, एम्बेडेड प्रिंटिंग ने बायोमटेरियल स्याही को शारीरिक वातावरण को सर्वोत्तम रूप से दोहराने के लिए चुनने की अनुमति दी, जिसके लिए उनका इरादा था, बजाय उनके मुद्रित होने की क्षमता के लिए।
संरचना के आकार में सीमाएं बायोफैब्रिकेशन साहित्य के दौरान, यह प्रदर्शित किया गया है कि वैकल्पिक प्रिंटहेड प्रौद्योगिकियों द्वारा संचालित विभिन्न प्रकार के बायोप्रिंटर को एम्बेडेड विनिर्माण तकनीकों में शामिल किया जा सकता है। यहां प्रदर्शित तकनीक अलग नहीं है, उदाहरणों के साथ जिसमें एक वायवीय माइक्रो-एक्सट्रूज़न-आधारित बायोप्रिंटर (INKREDIBLE) शामिल है, जैसा कि सीनियर एट अल द्वारा प्रदर्शित किया गया है, और नियंत्रणीय माइक्रोवाल्व्स (3 डी डिस्कवरी) 23 के साथ एक्सट्रूज़न-आधारित बायोप्रिंटर। यद्यपि यह तकनीक को उन उपयोगकर्ताओं की एक श्रृंखला के लिए सुलभ बनाता है जो पहले से ही बायोप्रिंटर के मालिक हो सकते हैं, संरचना के प्राप्य आकार पर सीमाएं अंततः बायोप्रिंटर विनिर्देशों पर निर्भर हैं। प्रारंभ में, बड़ी संरचनाओं की पीढ़ी पर मुख्य प्रतिबंध को प्रिंट बेड के आकार, एक्स, वाई और जेड प्रक्षेपवक्रों की सीमाओं और उस पोत के आकार से भी परिभाषित किया जाता है जिसमें सहायक द्रव जेल निहित होता है।
समाधान में सीमाएं जटिल, माइक्रोमीटर आकार की संरचनाओं का निर्माण करते समय, परिणामी रिज़ॉल्यूशन प्रिंटर की सटीकता (चरण आकार पर नियंत्रण, एक्सट्रूज़न की डिग्री), प्रिंट नोजल के आंतरिक व्यास और प्रिंट गति, प्रिंट दबाव और प्रवाह वेग36 सहित समायोज्य सॉफ़्टवेयर मापदंडों की एक श्रृंखला पर अत्यधिक निर्भर होता है। इसके अलावा, ड्रॉपलेट आकार पर नियंत्रण उच्च-रिज़ॉल्यूशन संरचनाओं की पीढ़ी को सुविधाजनक बनाने के लिए महत्वपूर्ण प्रतीत होता है, जिसमें नियंत्रणीय माइक्रोवाल्व के साथ एक्सट्रूज़न प्रिंटर में सबसे अच्छे परिणाम देखे जाते हैं। अंततः, जब सभी मापदंडों को अनुकूलित किया जाता है, तो माइक्रोमीटर स्केल37 के क्रम पर जमा फिलामेंट के साथ, एक्सट्रूज़न नोजल के आंतरिक व्यास से मेल खाने के लिए प्रिंट रिज़ॉल्यूशन प्राप्त किया जा सकता है, या उससे भी कम हो सकता है। हालांकि, यह पहले उल्लिखित सभी मुद्रण मापदंडों के अनुकूलन पर निर्भर है, और रिज़ॉल्यूशन मुद्रण तंत्र और परिशुद्धता द्वारा काफी सीमित हो सकता है। उदाहरण के लिए, वायवीय एक्सट्रूज़न, एक नियंत्रणीय माइक्रोवाल्व के साथ एक्सट्रूज़न के समान मुद्रण संकल्प की अनुमति नहीं देता है। इसलिए, अधिकतम मुद्रण संकल्प प्राप्त करने के लिए एक संभावित लागत निहितार्थ है, क्योंकि ऐसे सिस्टम उपयोगकर्ता के लिए काफी अधिक खर्च उठाते हैं।
भविष्य का दृष्टिकोण और क्षमता फिलहाल, एम्बेडेड कोशिकाओं वाले जटिल नरम संरचनाओं के उत्पादन की अनुमति देने के लिए निलंबित विनिर्माण प्रक्रियाओं के उपयोग के आसपास बहुत रुचि है, और आने वाले वर्षों में निस्संदेह महत्वपूर्ण प्रगति होगी। प्रिंट रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने में निरंतर प्रगति दी गई है, हालांकि यह देखा जाना बाकी है कि यह कितना आवश्यक होगा, यह देखते हुए कि अधिकांश जैविक प्रणालियां आणविक स्तर पर खुद को पुनर्व्यवस्थित करने में सक्षम हैं। जबकि मीडिया में रुचि का ध्यान चोट या बीमारी के बाद सीधे मानव ऊतकों को बदलने के लिए 3 डी मुद्रित ऊतकों के उपयोग के आसपास है, इन प्रक्रियाओं द्वारा सक्षम कोई भी मजबूत चिकित्सा प्रक्रिया कुछ साल दूर है। यह अधिक संभावना है कि इन जटिल संस्कृति प्रणालियों का प्रभाव दवाओं की स्क्रीनिंग में होगा या यहां तक कि जैविक प्रक्रियाओं की हमारी समझ को बढ़ाने के लिए उपकरण के रूप में भी उपयोग कियाजाएगा। विशेष रूप से, विकासात्मक जीव विज्ञान यहां बहुत लाभ उठा सकता है, जहां अणुओं के विशेष जमाव पर सटीक नियंत्रण शोधकर्ताओं को ऊतक विकास प्रक्रियाओं पर बहुक्रियाशील प्रणालियों की भूमिका का पता लगाने की अनुमति देगा।

हाइड्रोगेल सेल विकास के लिए समर्थन के रूप में उपयोग करने के लिए एकदम सही सामग्री हैं। उपयोग की जाने वाली सामग्री के आधार पर, वे कोमल तंत्र के माध्यम से जेल करते हैं जो सेल व्यवहार्यता 2,3 से समझौता नहीं करते हैं। उच्च जल सामग्री (आमतौर पर >90%) का मतलब है कि पोषक तत्व और ऑक्सीजन आसानी से सामग्री में फैल सकते हैं और सेल चयापचय के अपशिष्ट उत्पादफैल सकते हैं। जैसे, सेल व्यवहार्यता को 1 वर्ष5 से अधिक की अवधि के लिए संरक्षित दिखाया गया है, और अब भविष्य के चिकित्सीय उपयोग के लिए कोशिकाओं को स्टोर या "रोकने" के लिए हाइड्रोगेलका उपयोग करने के उदाहरण हैं। ऊतक जैसी संरचनाओं के उत्पादन के लिए ऊतक इंजीनियरिंग में उनका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, लेकिन उनका उपयोग सामग्री की संरचना और संरचना दोनों को नियंत्रित करने में कठिनाई से सीमित होता है। ऐतिहासिक रूप से, हाइड्रोगेल की ताकत तुलनात्मक रूप से कम है (कई कठोर ऊतकों के संबंध में), संरचना बनाने वाले बहुलक मैट्रिक्स द्वारा कब्जा किए गए उच्च जल सामग्री और कम मात्रा के कारण। इसके अलावा, गेलेशन (थर्मल, आयोनोट्रोपिक, फाइब्रिलोजेनेसिस) के कई मार्ग काफी धीमी गति से कैनेटीक्स प्रदान करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके यांत्रिक गुण समय के साथ लगातार विकसित होते हैं। इंटरपेनिट्रेटिंग नेटवर्क के अपवाद के साथ, कम यांत्रिक कठोरता और धीमी गति से इलाज के समय के परिणामस्वरूप अक्सर बायोइंक होते हैं जो जमाव पर मुक्त होने में असमर्थ होते हैं, "मंदी" का इरादा रखते हैं और शुरू में एक्सट्रूडेड होने पर परिभाषा खो देते हैं।
इस प्रमुख मुद्दे को दूर करने के प्रयास में, एम्बेडेड प्रिंटिंग तकनीकों को विकसित किया गया है जो मुद्रण के दौरान सहायता प्रदान करते हैं, जबकि निर्माण के यांत्रिक गुण 7,8 विकसित हो रहे हैं। एक बार जब जेल का माइक्रोस्ट्रक्चर पूरी तरह से विकसित हो जाता है और यांत्रिक गुण इष्टतम तक पहुंच जाते हैं, तो समर्थन मैट्रिक्स को हटाया जा सकता है, आमतौर पर कोमल धोने या समर्थन चरण के पिघलने के माध्यम से। इस दृष्टिकोण पर प्रारंभिक कार्य में एक चिपचिपा प्लूरोनिक फैलाव का उपयोग किया गया था जिसमें द्वितीयक चरण9 वितरित किया गया था। हाल ही में, भट्टाचार्जी एट अल ने दानेदार कार्बोपोल के रूप में जैल का उपयोग यह प्रदर्शित करने के लिए किया कि सहायक जेल10 में कोशिकाओं के सरणी को निलंबित किया जा सकता है। इसके बाद, हिंटन एट अल ने जेल-आधारित सामग्रियों के एक्सट्रूज़न पर एक समर्थन बिस्तर में कोशिकाओं की सूचना दी जिसमें दानेदार जिलेटिन11 से गठित माइक्रोगेल निलंबन शामिल था। सेल युक्त हाइड्रोगेल के एक्सट्रूज़न और इसके बाद के इलाज के बाद, जिलेटिन को समर्थन स्नान के कोमल हीटिंग द्वारा हटा दिया गया था, जिससे जिलेटिन पिघलने में सक्षम था। दुर्भाग्य से, यह प्रक्रिया अभी भी कई सीमाएं प्रस्तुत करती है। उदाहरण के लिए, कोलेजन की तुलना में जिलेटिन की रासायनिक संरचना (परिणामस्वरूप यह कोलेजन का हाइड्रोलाइज्ड रूप है) ऐसी है कि इसकी रीढ़ की हड्डी में कई रासायनिक गुण जैविक संस्थाओं के साथ बातचीत कर सकते हैं; इस प्रकार, एक अवशिष्ट समर्थन मैट्रिक्स डाउनस्ट्रीम जैविक प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप कर सकता है। इसके अलावा, पशु-व्युत्पन्न उत्पाद एक तकनीक की हस्तांतरणीयता की ओर देखते समय प्रतिबंधात्मक उपयोग करते हैं। यह चुनौतियां पैदा करता है यदि निर्मित भाग को चिकित्सकीय रूप से उपयोग करने का इरादा है, या भले ही इसका उपयोग मौलिक जैविक प्रश्नों के उत्तर देने के लिए किया जाना है, जहां यह सतह संदूषण एक महत्वपूर्ण मुद्दा पैदा कर सकता है।
हमने बाद में एक परिष्कृत प्रक्रिया बनाई है जो एक सहायक मैट्रिक्स के भीतर हाइड्रोगेल के निलंबित निर्माण की अनुमति देती है, जिसमें शारीरिक परिस्थितियों के तहत कोई शुल्क नहीं है और गैर-पशु सामग्री से बनता है। यद्यपि प्रक्रिया का उपयोग बायोपॉलीमेरिक समर्थन की एक श्रृंखला के साथ किया जा सकता है, अगारोस एक ऐसी सामग्री प्रदान करता है जो जैविक बातचीत के लिए निष्क्रिय है क्योंकि यह चीनी आधारित है और शारीरिक पीएच12,13 पर तटस्थ रूप से चार्ज किया जाता है। पहले से मौजूद जेल को खंडित करने के बजाय, समर्थन सामग्रीगेलेशन 14,15,16 के दौरान कतरनी के आवेदन के माध्यम से बनती है। यह कणों का एक मैट्रिक्स पैदा करता है जो उनकी सतह पर डेंड्रोन जैसी विशेषताओं का प्रदर्शन करते हैं और अनजेल्ड बहुलक17,18 के द्वितीयक मैट्रिक्स में फैले होते हैं। परिणाम 19,20,21,22 दिलचस्प सामग्री गुणों वाली एक सामग्री है जो पहले रिपोर्ट किए गए दानेदार जैल के समान तरीके से कतरनी-पतली हो सकती है, लेकिनकतरनी को हटाने पर चिपचिपाहट को अधिक तेजी से ठीक करती है। एक बार जब सहायक मैट्रिक्स में बाहर निकाली गई सेल-असर सामग्री पूरी तरह से परिपक्व हो जाती है, तो समर्थन मैट्रिक्स को संस्कृति में रखे जाने से पहले कोमल आंदोलन के माध्यम से हटाया जा सकता है। यह दिखाया गया है कि जटिल संरचनाओं के साथ सामग्री का उत्पादन करने और त्वचा और ओस्टियोकॉन्ड्रल क्षेत्र23,24,25 दोनों की जैविक संरचनाओं को पुन: उत्पन्न करने के लिए इस प्रक्रिया का उपयोग करना संभव है। यह विधि पेपर विस्तार से वर्णन करता है कि सहायक सामग्री का निर्माण कैसे किया जाए और विभिन्न जटिल संरचनाओं के भीतर उपयोग किए जाने वाले उपयुक्त बायोइंक पर प्रकाश डाला जाए।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Discovery Bioprinter</td>
			<td>RegenHU</td>
			<td>BIOFACTORY</td>
			<td>Microvalve extrusion bioprinter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose&#160;</td>
			<td>Merck</td>
			<td>9012-36-6</td>
			<td>Material used to create fluid gel support baths&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchtop autoclave</td>
			<td>Prestige Medical</td>
			<td>B8L75814</td>
			<td>Classic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant Blue G</td>
			<td>Merck</td>
			<td>6104-58-1</td>
			<td>Dye used to stain structures&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride Dihydrate</td>
			<td>Merck&#160;</td>
			<td>10035-04-8</td>
			<td>Used to reticulate printed structures&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dexamethasone</td>
			<td>Merck&#160;</td>
			<td>D4902-25MG</td>
			<td>Used in adipogenic media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Merck</td>
			<td>D6429</td>
			<td>Cell culture media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran&#160; bottle&#160;</td>
			<td>Merck</td>
			<td>Z305219</td>
			<td>glass bottle&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOS XL Core Imaging System</td>
			<td>EVOS&#8482;</td>
			<td>AMEX1000</td>
			<td>Brightfield microscope with phase contrast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10500-064</td>
			<td>Cell culture media supplement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gellan gum</td>
			<td>Special Ingredients</td>
			<td>5060341112638</td>
			<td>Low Acyl Gellan gum used to make the bioink for the corotid artery model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES buffer</td>
			<td>Merck</td>
			<td>H9897-10PAK</td>
			<td>Buffer for cell culture media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indomethacin</td>
			<td>Merck</td>
			<td>I7378</td>
			<td>Used in adipogenic media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isobutyl-methylxanthine (IBMX)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>I7018-100MG</td>
			<td>Used in adipogenic media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keratinocyte growth medium</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>00192060</td>
			<td>Used as media to culture keratinocytes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Methoxy Pectin</td>
			<td>CP Kelco</td>
			<td>LM-5CS</td>
			<td>Pectin used to make pectin/collagen blends</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-streptomycin</td>
			<td>Merck</td>
			<td>P4333-100ML</td>
			<td>Used to inhibit bacterial growth</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PureCol EZ Gel solution</td>
			<td>Merck</td>
			<td>5074</td>
			<td>Collagen solution used to make alginate/collagen blends</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Alginate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>9005-38-3</td>
			<td>Alginate powder used to make alginate/collagen blends&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrypLE select&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12563011</td>
			<td>cell dissociation enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T75 Flasks</td>
			<td>StarLab</td>
			<td>CC7682-4175</td>
			<td>Used for culturing cells</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

agarose fluid gels formed by shear processing during gelation for suspended 3d bioprinting

बायोप्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान भागों का समर्थन करने के लिए दानेदार मैट्रिसेस का उपयोग पहली बार 2015 में भट्टाचार्जी एट अल द्वारा रिपोर्ट किया गया था, और तब से, 3 डी बायोप्रिंटिंग में सहायक जेल बेड की तैयारी और उपयोग के लिए कई दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं। यह पेपर अगारोस (द्रव जैल के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करके माइक्रोजेल निलंबन बनाने की एक प्रक्रिया का वर्णन करता है, जिसमें कण गठन गेलेशन के दौरान कतरनी के आवेदन से नियंत्रित होता है। इस तरह के प्रसंस्करण सावधानीपूर्वक परिभाषित माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करते हैं, जिसमें बाद के भौतिक गुण होते हैं जो रासायनिक और यांत्रिक रूप से प्रिंट मीडिया को एम्बेड करने के रूप में अलग-अलग फायदे प्रदान करते हैं। इनमें शून्य कतरनी पर विस्कोस्टिक ठोस जैसी सामग्री के रूप में व्यवहार करना, लंबी दूरी के प्रसार को सीमित करना और फ्लोकुलेटेड सिस्टम के विशिष्ट कतरनी-पतले व्यवहार का प्रदर्शन करना शामिल है। 
कतरनी तनाव को हटाने पर, हालांकि, द्रव जैल में उनके लोचदार गुणों को तेजी से पुनर्प्राप्त करने की क्षमता होती है। हिस्टैरिसीस की यह कमी सीधे परिभाषित माइक्रोस्ट्रक्चर से जुड़ी हुई है जिसे पहले संदर्भित किया गया था; प्रसंस्करण के कारण, कण इंटरफ़ेस पर प्रतिक्रियाशील, गैर-गेल्ड बहुलक श्रृंखलाएं वेल्क्रो प्रभाव के समान इंटरपार्टिकल इंटरैक्शन की सुविधा प्रदान करती हैं। लोचदार गुणों की यह तेजी से वसूली कम-चिपचिपाहट बायोमैटेरियल्स से उच्च-रिज़ॉल्यूशन भागों को बायोप्रिंट करने में सक्षम बनाती है, क्योंकि सपोर्ट बेड का तेजी से सुधार बायोइंक को सीटू में फंसाता है, इसके आकार को बनाए रखता है। इसके अलावा, अगारोस द्रव जैल का एक लाभ असममित गेलिंग / पिघलने संक्रमण (~ 30 डिग्री सेल्सियस का गेलेशन तापमान और ~ 90 डिग्री सेल्सियस का पिघलने का तापमान) है। अगारोस का यह थर्मल हिस्टैरिसीस सहायक द्रव जेल पिघलने के बिना सीटू में बायोप्रिंटेड भाग को प्रिंट और कल्चर करना संभव बनाता है। यह प्रोटोकॉल दिखाता है कि अगारोस द्रव जैल का निर्माण कैसे किया जाए और निलंबित-परत योजक निर्माण (एसएलएएम) के भीतर जटिल हाइड्रोगेल भागों की एक श्रृंखला के उत्पादन का समर्थन करने के लिए उनके उपयोग को प्रदर्शित करता है।

एल्गिनेट और टाइप 1 कोलेजन बायोइंक प्रिंट रिज़ॉल्यूशन (फिलामेंट व्यास के कार्य के रूप में दर्ज) को एक्सट्रूज़न दबाव (चित्रा 1 ए-सी) में परिवर्तन के माध्यम से सीधे अक्षम पाया गया था। एक्सट्रूज़न दबाव और प्रिंट रिज़ॉल्यूशन सीधे 30 केपीए के एक्सट्रूज़न दबाव पर मुद्रण के माध्यम से उत्पन्न सबसे छोटे फिलामेंट व्यास से संबंधित थे। दिलचस्प बात यह है कि 30 kPa के एक्सट्रूज़न दबाव पर, एक्सट्रूज़न नोजल के आंतरिक व्यास से मेल खाने वाले फिलामेंट्स उत्पन्न किए जा सकते हैं (औसत फिलामेंट व्यास: 323 μm ± 50 μm; नोजल व्यास: 300 μm), यह सुझाव देते हुए कि "अधिकतम रिज़ॉल्यूशन" प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, इस संकल्प के लिए मुद्रण मापदंडों को सफलतापूर्वक एक एल्गिनेट / कोलेजन संवहनी ट्यूब की पीढ़ी पर लागू किया जा सकता है जिसे निकाला और संक्रमित किया जा सकता है (चित्रा 1 डी)।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64458/64458fig01.jpg"> चित्रा 1: स्लैम का उपयोग करके उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रिंट की पीढ़ी। कोलेजन लैटिस के प्रिंट रिज़ॉल्यूशन को (ए) 30 केपीए, (बी) 60 केपीए, और (सी) 120 केपीए पर एक्सट्रूज़न के माध्यम से फिलामेंट व्यास के कार्य के रूप में तैयार करना। (डी) एक एल्गिनेट / कोलेजन संवहनी ट्यूब का उत्पादन। स्केल सलाखों = 400 μm (A-C), 10 mm (D)। संक्षिप्त नाम: एसएलएएम = निलंबित-परत योजक निर्माण। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64458/64458fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>
त्वचा एनालॉग्स एसएलएएम का उपयोग कोलेजन आई और पेक्टिन के मिश्रण से गठित बायोइंक का उपयोग करके त्वचा जैसी संरचना (चित्रा 2 ए) बनाने के लिए भी किया गया था। त्वचा में पाए जाने वाले यांत्रिक गुणों के ढाल को प्राप्त करने के लिए, पेक्टिन और कोलेजन के विभिन्न अनुपातों का उपयोग त्वचीय (5% डब्ल्यू / डब्ल्यू पेक्टिन को 5 मिलीग्राम - एमएल -1 कोलेजन स्टॉक के साथ 2: 1 पर मिश्रित) और हाइपोडर्मल (5% डब्ल्यू / डब्ल्यू पेक्टिन को 5 मिलीग्राम एमएल -1 कोलेजन स्टॉक के साथ 1: 1 पर मिश्रित) परतों में किया गया था। परिणामी संरचना (चित्रा 2बी-बीआईआई) डीएमईएम में विसर्जन के बाद अच्छी तरह से एकीकृत की गई थी, जिसमें डिलेमिनेशन का कोई संकेत नहीं था। महत्वपूर्ण रूप से, संस्कृति के 14 दिनों की अवधि के बाद संरचना में सेल व्यवहार्यता का एक उच्च स्तर था (चित्रा 2बीiii)। दिलचस्प बात यह है कि संस्कृति की अवधि में, सामग्री24 तक कठोर हो गई, जो सामग्री के रीमॉडेलिंग का संकेत देती है।
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64458/64458fig02.jpg"> चित्र 2: त्वचा जैसी संरचना का उत्पादन. (A) एक योजनाबद्ध यह दर्शाता है कि मानव त्वचीय फाइब्रोब्लास्ट के साथ एम्बेडेड एक स्तरित संरचना का उत्पादन करने के लिए स्लैम प्रक्रिया का उपयोग कैसे किया गया था. यहां निलंबित बिस्तर अगारोस से बने कणों से निर्मित किया गया था, जबकि हाइपोडर्मल और त्वचीय परतें पेक्टिन और कोलेजन I के अलग-अलग अनुपात से बनी थीं। इस संरचना (ii) को दोहराने में सफलता के साथ, पूरे नमूने में सेल व्यवहार्यता के उच्च स्तर का उल्लेख किया गया था, जैसा कि कैल्सीन-एएम स्टेनिंग (iii) द्वारा दिखाया गया है। स्केल बार = 5 मिमी (बीआईआई)। संक्षिप्त नाम: एसएलएएम = निलंबित-परत योजक निर्माण। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64458/64458fig02large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>
ग्रीवा धमनी विधि की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए, अधिक जटिल प्रिंटों का चयन किया गया था। ऐसे ही एक उदाहरण में, एक विभाजित कैरोटिड धमनी को 1% गेलन बायोइंक (चित्रा 3 ए) का उपयोग करके मुद्रित किया गया था, जिसे तब द्रव जेल बिस्तर (चित्रा 3 बी) के भीतर200 एमएम सीएसीएल 2 के एक्सट्रूज़न द्वारा क्रॉसलिंक किया गया था और बस गेलेशन (चित्रा 3 सी) के बाद समर्थन से उठाया गया था। कम चिपचिपाहट का प्रदर्शन करने वाले अग्रदूत मुद्रण समाधानों के बावजूद, सहायक बिस्तर जटिल ज्यामिति के उत्पादन को सक्षम करने में सफल रहा। अतिरिक्त मचान को शामिल करने के लिए प्रिंट कोड को संशोधित करने की आवश्यकता के बिना, धमनी ने जमाव, क्रॉसलिंकिंग और निष्कर्षण (चित्रा 3) के दौरान अपनी संरचना को बनाए रखा।
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64458/64458fig03.jpg"> (ए) प्रिंटिंग के दौरान द्रव जेल बिस्तर के भीतर गेलन का एक्सट्रूज़न, (बी) क्रॉसलिंकिंग के दौरान द्रव जेल के भीतर कैरोटिड धमनी प्रिंट पूरा किया, और (सी) द्रव जेल समर्थन से पुनर्प्राप्ति के बाद अंतिम कैरोटिड धमनी मॉडल। स्केल पट्टियाँ = 10 मिमी<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64458/64458fig03large.jpg" target="_blank">. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>

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Agarose Fluid Gels Formed by Shear Processing During Gelation for Suspended 3D Bioprinting

हाइड्रोगेल गठन के दौरान कतरनी प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप माइक्रोगेल निलंबन का उत्पादन होता है जो कतरनी बलों को हटाने के बाद कतरनी-पतला लेकिन तेजी से पुनर्गठन करता है। ऐसी सामग्रियों का उपयोग बायोप्रिंटिंग कॉम्प्लेक्स, सेल से लदी संरचनाओं के लिए सहायक मैट्रिक्स के रूप में किया गया है। यहां, सहायक बिस्तर और संगत बायोइंक के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले तरीकों का वर्णन किया गया है।

निलंबित 3 डी बायोप्रिंटिंग के लिए गेलेशन के दौरान कतरनी प्रसंस्करण द्वारा गठित एगारोस फ्लूइड जैल

The use of granular matrices to support parts during the bioprinting process was first reported by Bhattacharjee et al. in 2015, and since then, several ...

बायोप्रिंटेड संरचनाओं के सफल विकास के लिए विभिन्न बायोइंक का उपयोग करने की क्षमता सर्वोपरि है, और यह तकनीक उन सामग्रियों के उपयोग की सुविधा प्रदान करती है जो आम तौर पर पारंपरिक मुद्रण तकनीकों के साथ असंगत होती हैं। निलंबित माध्यम जमा होने पर कम चिपचिपाहट बायोइंक के पतन को रोकता है, और रासायनिक और यांत्रिक गुणों में क्षेत्रीय विविधताएं बनाने के लिए एक ही निर्माण के भीतर विभिन्न बायोइंक के एकीकरण की अनुमति देता है जो देशी ऊतक के समान हैं। प्रक्रिया का प्रदर्शन बर्मिंघम विश्वविद्यालय के एक रिसर्च फेलो डॉ टॉम रॉबर्टसन और हडर्सफील्ड विश्वविद्यालय के एक रिसर्च फेलो डॉ जेसिका सीनियर करेंगे।शुरू करने के लिए, रिओमीटर चालू करें और 40 मिलीमीटर सेरेटेड ज्यामिति डालें, जिससे यह 30 मिनट तक खड़ा रह सके। शून्य-अंतराल ऊंचाई फ़ंक्शन का उपयोग करके रिओमीटर की अंतराल ऊंचाई को शून्य करें। नीचे की प्लेट पर लगभग दो मिलीलीटर नमूना जोड़ें और एक मिलीमीटर की अंतर ऊंचाई बनाने के लिए शीर्ष ज्यामिति को कम करें।अतिरिक्त तरल पदार्थ को गैप से दूर खींचने के लिए एक सपाट, गैर-अपघर्षक किनारे का उपयोग करके प्लेटों के बीच से निष्कासित अतिरिक्त सामग्री को हटाकर नमूने को ट्रिम करें, और इसे टिशू पेपर के साथ भिगो दें। बायोइंक की इंजेक्टेबिलिटी निर्धारित करने के लिए, उपयोगकर्ता विकल्पों से विस्कोमेट्री परीक्षण का चयन करके विस्कोमेट्री प्रोफाइल करें। एक मिनट के रैंप समय के साथ 0.1 से 500 प्रति सेकंड पर कतरनी दर नियंत्रित रैंप परीक्षण के लिए मापदंडों को इनपुट करें।एक नया नमूना लोड करें और प्रजनन क्षमता सुनिश्चित करने के लिए प्रक्रिया को दोहराएं। बायोइंक की गेलिंग विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए, उपयोगकर्ता विकल्पों से ऑसिलेटरी परीक्षण का चयन करके छोटे विरूपण परीक्षण किए गए थे। निरंतर तनाव के तहत एकल आवृत्ति परीक्षण में इनपुट पैरामीटर, एक हर्ट्ज की आवृत्ति के रूप में, स्याही जैल के दौरान एक घंटे में 0.5% का तनाव।कतरनी दर नियंत्रित रैंप परीक्षण से निर्धारित ऊपरी और निचले तनाव का उपयोग करके तनाव नियंत्रण के तहत नए नमूनों पर विस्कोमेट्री रैंप परीक्षण को दोहराएं जैसा कि पहले दिखाया गया था। गेल्ड नमूनों पर सीटू आयाम और आवृत्ति माप करने के लिए, उपयोगकर्ता विकल्पों से एक ऑसिलेटरी परीक्षण का चयन करें। आयाम स्वीप का चयन करने के बाद, आयाम स्वीप परीक्षण के लिए मापदंडों को इनपुट करें जो निरंतर एक हर्ट्ज आवृत्ति पर 0.01 से 500% पर तनाव नियंत्रित होता है।परीक्षण पूरा करने के बाद, रैखिक विस्कोस्टिक क्षेत्र निर्धारित करने के लिए स्पेक्ट्रा का विश्लेषण करें। रिओमीटर पर एक नया नमूना लोड करें और इसे जेल करने दें। फिर उपयोगकर्ता विकल्पों से एक ऑसिलेटरी परीक्षण का चयन करें।0.01 और 10 हर्ट्ज के बीच आवृत्ति परीक्षण और इनपुट आवृत्ति मापदंडों का चयन करें और पहले प्राप्त आयाम स्वीप डेटा से निर्धारित स्पेक्ट्रा के रैखिक विस्कोस्टिक क्षेत्र के भीतर एक तनाव। सीएडी सॉफ्टवेयर लॉन्च करने और सीएडी मॉडल की पीढ़ी शुरू करने के लिए, टूल विकल्प का चयन करें, और फिर चुने हुए बायोइंक के लिए मुद्रण मापदंडों को परिभाषित करने के लिए सीएडी सॉफ्टवेयर में सामग्री पर क्लिक करें। प्रत्येक परत की जेड-मोटाई निर्धारित करने के लिए मोटाई टैब में अनुमानित फिलामेंट व्यास इनपुट करें।परत दर परत संरचना को डिजाइन करने के लिए, सॉफ़्टवेयर में लेयर टैब का उपयोग करें, समूह टैब का उपयोग करके परतों को समूहीकृत करें, और स्तर टैब का उपयोग करके प्रत्येक परत को जेड-प्लेन पर एक स्तर पर असाइन करें। एक्स-अक्ष के साथ फिलामेंट्स के साथ एक परत और वाई-अक्ष के साथ एक दूसरी परत बनाकर एक जाली संरचना उत्पन्न करें और दोनों को एक अलग स्तर पर असाइन करें। समूह टैब के तहत, संरचना में दोहराई गई इकाइयों की संख्या का चयन करके निर्माण ऊंचाई निर्धारित करें।फिर डिज़ाइन के लिए जी-कोड बनाने के लिए जेनरेट टूल पर क्लिक करें और संरचना का 3 डी रेंडर देखें। बायोप्रिंटर में, बायोइंक को प्रिंटिंग कार्ट्रिज में डालें, और इसे माइक्रो-वाल्व के ऊपर प्रिंट हेड में पेंच करें। फिर प्रिंट हेड को कैलिब्रेट करने के लिए सुई लंबाई माप फ़ंक्शन पर क्लिक करें।इसके बाद, इकट्ठे प्रिंट हेड को वायवीय दबाव प्रणाली से कनेक्ट करें, और मुद्रण मंच पर संस्कृति पोत लोड करें। एक बार उपयुक्त दबाव का चयन हो जाने के बाद, पहले उत्पन्न जी-कोड खोलें, और मुद्रण प्रक्रिया शुरू करने के लिए चलाएँ क्लिक करें। एक बार कैरोटिड धमनी की छपाई पूरी हो जाने के बाद, निर्माण के चारों ओर 200 मिलीमोलर कैल्शियम क्लोराइड डाइहाइड्रेट के दो मिलीलीटर इंजेक्ट करने के लिए एक सिरिंज और सुई का उपयोग करें।कम से कम तीन घंटे के बाद, निर्माण के चारों ओर से द्रव जेल समर्थन बिस्तर को हटा दें और धीरे से इसे पीबीएस में धो लें। फिर स्पैटुला का उपयोग करके समर्थन स्नान से निर्माण को हटा दें। 30, 60 और 120 किलोपास्कल पर एक्सट्रूज़न के माध्यम से फिलामेंट व्यास के कार्य के रूप में एल्गिनेट और कोलेजन लैटिस के प्रिंट रिज़ॉल्यूशन को सिलाई करना देखा गया था और परिणामों से पता चला कि रिज़ॉल्यूशन सीधे एक्सट्रूज़न दबाव में परिवर्तन के साथ ट्यून करने योग्य था।त्वचा में पाए जाने वाले यांत्रिक गुणों के समान यांत्रिक गुणों की ढाल प्राप्त करने के लिए, त्वचीय और हाइपोडर्मल परतों में पेक्टिन और कोलेजन के विभिन्न अनुपातों का उपयोग किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप एक संरचना थी जिसमें डिलेमिनेशन का कोई संकेत नहीं था। 14 दिनों की संस्कृति के बाद संरचना में सेल व्यवहार्यता का एक उच्च स्तर देखा गया था, जिसके दौरान सामग्री कठोर हो गई, जो सामग्री के रीमॉडेलिंग का संकेत देती है। रिओलॉजी के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य डेटा सुनिश्चित करने के लिए नमूना सही ढंग से लोड किया गया है, और बायोप्रिंटिंग के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि सहायक बिस्तर से इसे हटाने से पहले संरचना पूरी तरह से क्रॉस-लिंक्ड हो।विस्तारित अवधि के लिए बड़े पैमाने पर ऊतक निर्माण का संवर्धन भौतिक और रासायनिक उत्तेजनाओं के लिए एम्बेडेड कोशिकाओं की प्रतिक्रिया का पता लगाने में मदद करता है।

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

संवहनी ऊतक उत्थान के लिए इंजीनियरिंग 3 डी Cellularized कोलेजन जैल

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

3 डी बातचीत का अध्ययन के लिए 3 डी कोलेजन जैल और microchannels की तैयारी<em&gt; Vivo</em

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions.  While these studies have been informative about general cell signaling ...

Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting

3 डी बायोप्रिंटिंग का उपयोग करने वाले स्पैरोइड्स के मेडीकल इंटीग्रेशन का कार्डिएक टिश्यू का निर्माण

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

उपास्थि और त्वचा ऊतक Bioink Precellularization के लिए एक उपंयास निष्क्रिय मिश्रण इकाई तकनीक के उपयोग के अनुरूप का मुद्रण

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

सेल सीडिंग और ऊतक अंगूठी स्वयं के लिए कस्टम Agarose कुओं का निर्माण-3 डी-प्रिंटेड मोल्ड का उपयोग कर विधानसभा

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

जिलेटिन मेथक्रिलोइल हाइड्रोजेल आधारित बायोइंक्स के 3डी बायोप्रिंटिंग के प्रोटोकॉल

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed ...

3D Bioprinting of Murine Cortical Astrocytes for Engineering Neural-Like Tissue

इंजीनियरिंग न्यूरल-जैसे ऊतक के लिए मुरीन कॉर्टिकल एस्ट्रोसाइट्स की 3डी बायोप्रिंटिंग

Astrocytes are glial cells with an essential role in the central nervous system (CNS), including neuronal support and functionality. These cells also ...

Large-Scale, Automated Production of Adipose-Derived Stem Cell Spheroids for 3D Bioprinting

3 डी बायोप्रिंटिंग के लिए वसा-व्युत्पन्न स्टेम सेल स्फेरॉइड का बड़े पैमाने पर, स्वचालित उत्पादन

Adipose-derived stromal/stem cells (ASCs) are a subpopulation of cells found in the stromal vascular fraction of human subcutaneous adipose tissue ...

Ensemble Force Spectroscopy by Shear Forces

कतरनी बलों द्वारा एन्सेंबल फोर्स स्पेक्ट्रोस्कोपी

Single-molecule techniques based on fluorescence and mechanochemical principles provide superior sensitivity in biological sensing. However, due to the ...

Quantitative Characterization of Bioink Properties for Continuous DLP Printing

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

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing (Video) | JoVE 

निरंतर डिजिटल लाइट प्रोसेसिंग आधारित प्रिंटिंग के लिए तरल फोटोसेंसिटिव बायोइंक गुणों का मात्रात्मक लक्षण वर्णन

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