Estrusione di Bioink
Bioink si riferisce a sostanze costituite da cellule viventi che possono essere utilizzate per la stampa 3D di modelli di tessuti complessi. I bioink sono materiali che imitano un ambiente a matrice extracellulare per supportare l’adesione, la proliferazione e la differenziazione delle cellule viventi. I bioink si distinguono dai biomateriali tradizionali come gli idrogel, le reti polimeriche e gli scaffold in schiuma grazie alla loro capacità di essere depositati come filamenti durante un processo di produzione additivo. Possono essere a base di alginato, gelatina, pluronica e ECM decellularizzato.
L’alginato è un biopolimero di derivazione naturale dalla parete cellulare di alghe brune che è stato ampiamente utilizzato come biomateriale. Gli alginati sono particolarmente adatti alla biostampa a causa delle loro miti condizioni di reticolazione attraverso l’incorporazione di ioni bivalenti come il calcio. Questi materiali sono stati adottati come bioink aumentando la loro viscosità. Inoltre, questi bioink alginati possono essere miscelati con altri materiali come la nanocellulosa per l’applicazione in tessuti come la cartilagine.
La gelatina è stata ampiamente utilizzata come biomateriale per i tessuti ingegnerizzati. La formazione di scaffold di gelatina è dettata dagli intrecci della catena fisica del materiale che forma un gel a basse temperature. Tuttavia, a temperature fisiologiche (temperatura corporea), la viscosità della gelatina diminuisce significativamente. La metacrilazione della gelatina è un approccio comune per la fabbricazione di scaffold di gelatina che possono essere stampati e mantenere la fedeltà della forma a temperatura fisiologica. La metacrilazione è importante per le proprietà del materiale da restauro e la bioingegneria.
Matrice extracellulare decellularizzata
I bioinks decellularizzati a base di matrice extracellulare possono essere derivati da quasi tutti i tessuti dei mammiferi. Tuttavia, la maggior parte degli organi come cuore, muscoli, cartilagine, ossa e grasso sono decellularizzati, liofilizzati e polverizzati, per creare una matrice solubile che può quindi essere formata in gel. Questi bioink hanno vantaggi rispetto ad altri materiali a causa della loro derivazione dal tessuto maturo. Questi materiali consistono in una complessa miscela di matrice extracellulare decellularizzata e proteine specifiche per la loro origine tessutale. Pertanto, i bioinks derivati da DECM sono particolarmente adatti a fornire segnali specifici del tessuto alle cellule. Spesso questi bioink sono reticolati attraverso la gelificazione termica o il cross-linking chimico, ad esempio attraverso l’uso della riboflavina .
I pluronici sono stati utilizzati nell’applicazione di stampa a causa delle loro proprietà di gelificazione uniche. Al di sotto delle temperature fisiologiche, la plurografia presenta bassa viscosità. Tuttavia, a temperature fisiologiche, i plurali formano un gel. Una rete più permanente basata su plurale può essere formata attraverso la modifica della catena pluronica con gruppi di acrilato che possono essere chimicamente reticolati.