Uno schema che mostra la produzione di un'impalcatura biostampata in 3D mediante l'uso di SLAM. A) Il letto di stampa fluido-gel viene creato raffreddando a taglio una soluzione di agarosio calda durante la transizione sol-gel che viene poi caricata in un contenitore di dimensioni adeguate per supportare lo scaffold. I bioink sono prodotti dall'attenta selezione di idrogel e cellule e quindi miscelati prima di essere aggiunti alle cartucce della biostampante. B) Il bioink viene estruso all'interno del letto fluido autorigenerante e più cartucce possono estrudere diversi strati di idrogel formando un'interfaccia con i bioink pre-depositati per la creazione di un costrutto multistrato. C) La reticolazione e il mezzo cellulare inducono la solidificazione e forniscono metaboliti allo scaffold cellulare. D) Il lavaggio a basso taglio con acqua deionizzata rilascia il costrutto dal gel fluido di supporto. Credito:materiali funzionali avanzati
Un nuovo modo di stampare in 3D materiali morbidi come gel e collagene offre un importante passo avanti nella produzione di impianti medici artificiali.
Sviluppato da ricercatori dell'Università di Birmingham, la tecnica potrebbe essere utilizzata per stampare biomateriali morbidi che potrebbero essere utilizzati per riparare i difetti del corpo.
La stampa di materiali morbidi utilizzando la produzione additiva è stata una grande sfida per gli scienziati perché se non sono supportati, si afflosciano e perdono la loro forma. La nuova tecnica, chiamato produzione additiva a strati sospesi (SLAM), utilizza un idrogel a base di polimeri in cui le particelle sono state manipolate per creare un gel autorigenerante. Liquidi o gel possono essere iniettati direttamente in questo mezzo e accumulati a strati per creare una forma 3D.
Il metodo offre un'alternativa alle tecniche esistenti che utilizzano gel che sono stati tritati per formare un bagno di impasto liquido in cui viene iniettato il materiale stampato. Chiamato inclusione reversibile a forma libera di idrogel sospesi (FRESH), questi offrono molti vantaggi, ma gli attriti all'interno del mezzo gel possono distorcere la stampa.
In uno studio pubblicato su Materiali funzionali avanzati , un team guidato dal professor Liam Grover, presso la Scuola di Ingegneria Chimica, mostrare come le particelle nel gel che hanno sviluppato possono essere tranciate, o attorcigliati in modo che si separino, ma conservano ancora qualche connessione tra di loro. Questa interazione crea l'effetto di autoguarigione, consentendo al gel di supportare il materiale stampato in modo che gli oggetti possano essere costruiti con dettagli precisi, senza perdite o cedimenti.
"L'idrogel che abbiamo progettato ha alcune proprietà davvero intriganti che ci consentono di stampare materiali morbidi con dettagli davvero fini, " spiega il professor Grover. "Ha un enorme potenziale per produrre biomateriali sostitutivi come valvole cardiache o vasi sanguigni, o per la produzione di tappi biocompatibili, che può essere usato per trattare i danni alle ossa e alla cartilagine."
SLAM può essere utilizzato anche per creare oggetti realizzati con due o più materiali diversi, quindi potrebbe essere utilizzato per realizzare tipi di tessuti molli ancora più complessi, o dispositivi per la somministrazione di farmaci, dove sono richieste diverse velocità di rilascio.
