Nanyang Technological University: Sperimentazione con ugelli acustici per interrompere l’intasamento nella stampa 3D
La studentessa di tesi, Yannapol Sriphutkiat, della School of Mechanical and Aerospace Engineering della Nanyang Technological University ha recentemente pubblicato ” Sviluppo dell’ugello acustico per la stampa 3D “, esplorando l’uso delle vibrazioni acustiche per risolvere uno dei problemi più comuni: l’intasamento.
Come con così tante innovazioni e miglioramenti consentiti dalla stampa 3D, tutto rende perfettamente sensato usare l’acustica per manipolare le microparticelle e prevenire l’intasamento. Per questo studio, Sriphutkiat ha studiato l’uso di onde acustiche di superficie stazionaria (SSAW) in microcanali per ridurre il problema.
Il corretto allineamento dei materiali di stampa nell’ugello e l’eliminazione dell’ostruzione portano a un risultato migliore non solo per la stampa 3D complessiva, ma soprattutto nelle pratiche di bioprinting in quanto limita la densità cellulare nel materiale. Mentre ci sono numerose sfide nella bioprinting, l’intasamento è ancora una cosa che confonde e ostacola i ricercatori:
“Le sospensioni sono suscettibili di sedimentare e aggregare nel serbatoio cellulare, tubo e ugello del sistema di stampa, la sedimentazione riduce la larghezza del percorso del flusso che può anche portare a intasamento all’interno della geometria stretta dell’ugello a getto d’inchiostro. L’intasamento potrebbe aumentare significativamente il normale stress e sforzo di taglio applicato alle cellule, che potrebbe diminuire la vitalità cellulare e il tasso di proliferazione, e diminuire la formazione di goccioline non uniformi di bioink “, hanno affermato i ricercatori.
Sebbene l’intasamento continui ad essere un mistero in molti modi, in questo studio i ricercatori sono ottimisti sull’uso della vibrazione come soluzione sia per la stabilità della produzione che per la riduzione dell’ostruzione. L’idea generale di una tale tecnica è quella di “disturbare il comportamento di ostruzione”, che spesso sembra verificarsi attorno all’ingresso delle gole dei pori, e quindi bloccare o colmare completamente l’area.
“Gli SSAW spostano le microparticelle dalla parete, verso il centro del microcanale, e quindi riducono la possibilità di accumulo / intasamento delle microparticelle”, hanno affermato i ricercatori, che hanno utilizzato l’eccitazione a doppia frequenza per gli SSAW, per un migliore controllo.
L’ugello acustico ha provocato l’accumulo di cellule verso il centro di un tubo cilindrico in laboratorio, consentendo il successo nella stampa 3D, con la messa a punto degli SSAW che riducono la larghezza delle microparticelle accumulate.
“Rispetto alla strategia di stampa convenzionale, l’eccitazione acustica potrebbe ridurre significativamente la larghezza delle microparticelle accumulate nella struttura stampata (p <0,05). Inoltre, è stato studiato anche il movimento delle microparticelle eccitato da armoniche superiori (385 kHz e 657 kHz), “hanno affermato i ricercatori.
Lo studio è proseguito con successo con la bioprinting poiché i ricercatori hanno osservato che le cellule C2C12 erano controllate dall’acustica. Una volta stampati, sono stati studiati per una settimana. Le cellule esposte all’eccitazione acustica si sono accumulate vicino al centro dell’ugello, mentre le cellule del gruppo di controllo sono state disperse. Le cellule manipolate acusticamente mostravano anche una “struttura cellulare densa e significativa”, mentre le cellule del gruppo di controllo erano ancora più caotiche.
“Nel complesso, l’approccio acustico è in grado di accumulare microparticelle / cellule nel costrutto stampato a basso costo, semplice configurazione e bassa potenza, ma alta biocompatibilità”, hanno concluso i ricercatori. “In futuro, potrebbero essere studiati pattern acustici di vari tipi di cellule biologiche nel costrutto stampato. Poiché il metodo acustico ha la capacità di manipolare le microparticelle / cellule biologiche in base alle loro proprietà fisiche (compressibilità, densità e dimensioni).
