Efficacia della tecnologia Piezoelectric Micro-jetting in BioPrinting Tested
I ricercatori di Shanghai esplorano l’uso delle onde sonore e della stampa a getto d’inchiostro nei loro lavori pubblicati di recente, ” L’applicazione della tecnologia di micro-getti piezoelettrici nel campo della bioprinting cellulare” . Con uno studio incentrato sull’ingegneria dei tessuti, gli autori Sun Huaiyuan, Song Xiaokang, Liao Yuehua e Li Xiaoou esaminano ulteriormente i parametri piezoelettrici, le forme d’onda della tensione di pilotaggio degli impulsi e la bioprinting.
Gli autori si rendono conto della necessità di bioprinting e di un’ingegneria tissutale di maggior successo, soprattutto perché molti pazienti in tutto il mondo muoiono in attesa di trapianti. Molti professionisti e ricercatori medici vedono la stampa 3D come una possibile soluzione per risolvere il problema, e nel corso degli anni sono stati fatti passi da piccoli verso l’eventualità di creare organi e di salvare vite con loro, con continui progressi nella bioprinting. Il team di ricerca vede tuttavia numerose e attuali sfide a sostegno della tecnologia di bioprinting, poiché è difficile ottenere cellule, costruire scaffold e sostenere il materiale biologico. Vedono però un grande potenziale per il futuro, affermando che i problemi nell’ingegneria dei tessuti saranno “risolti gradualmente”.
Schema schematico del sistema di stampa micro-getto piezoelettrico
Come altre tecnologie di stampa 3D medicale, la capacità di bioprint è incentrata sui programmi di imaging medicale e di modellazione 3D per creare modelli che possano alla fine costituire una struttura complessa per cellule vive e sostenibili. Le tecnologie attualmente in uso per il bioprinting includono:
Con la tecnologia di microiniezione piezoelettrica, l’obiettivo è utilizzare materiali ceramici per spruzzare nell’ugello, che forma quindi le goccioline estruse per la stampa 3D di tessuti vivi. Il sistema di stampa a micro-jet è solitamente costituito da un controller elettrico, un controllore del gas e un gruppo piezoelettrico di osservazione visiva costruito da un tubo capillare in vetro. Le onde sonore sono utilizzate nel processo dopo aver esercitato pressione sulle pareti dei capillari di vetro e poi schiacciato l’ugello.
“Mentre si rilassa, il capillare di vetro si espande, l’inchiostro nell’ugello si incurva e” taglia “la soluzione estrusa”, affermano i ricercatori. “Sotto l’azione della tensione superficiale dell’inchiostro, la soluzione estrusa si aggrega gradualmente per formare una singola goccia, ottenendo così una stampa a getto che soddisfa una certa regolarità.”
Gli scienziati continuano dicendo che per la biostampa di singole cellule, il metodo di guida piezoelettrico di spremitura ed espansione è più adatto di altre tecniche attualmente in uso. Le prestazioni dell’ugello dipendono completamente dalla tensione e dalla frequenza degli impulsi del controller. Ciò determina anche la dimensione, la velocità, l’uniformità e la linearità delle goccioline.
“La forza di impatto generata dalle goccioline e dal substrato viene aumentata per ridurre il tasso di sopravvivenza cellulare”, affermano i ricercatori. “Si può vedere che i parametri piezoelettrici hanno un impatto diretto sulla stampa cellulare”.
L’onda trapezoidale bipolare è più comunemente utilizzata nella microiniezione piezoelettrica, come delineato dal team di ricerca: l’asse X rappresenta il tempo (μs), l’asse Y rappresenta il valore della tensione dell’impulso (V) ei parametri includono l’impulso ampiezza di tensione Tensione di sosta (V) e Tensione di eco (V), tempo di mantenimento della tensione positiva e negativa Tempo di pausa (μs) e Tempo di eco (μs), tempo di salita della tensione di impulso Tempo di salita (μs), tempo di caduta della tensione di impulso Tempo di caduta (μs ).
“I primi studiosi hanno sottolineato che la tecnologia di stampa micro-getto piezoelettrica distruggerà le membrane cellulari e porterà alla morte delle cellule”, affermano i ricercatori, sottolineando che sulla base dei dati attuali, ritengono che i parametri possano essere adeguati di conseguenza, il che significa un’alta sostenibilità per le cellule, e un posto nel mainstream per il bioprinting.
“Le domande poste sono come migliorare ulteriormente il tasso di sopravvivenza cellulare, come garantire l’ambiente di coltura prima e dopo la stampa cellulare, come controllare in modo accurato i parametri di stampa e l’influenza del bio-inchiostro sulla stampa cellulare”, concludono i ricercatori. “Pertanto, la ricerca e la complessità della tecnologia di microiniezione nel campo della progettazione e della post-elaborazione della pre-struttura della stampa cellulare fanno parte della necessità di sviluppare l’innovazione. Si ritiene che presto, con il continuo progresso dell’intelligenza artificiale e della scienza dei materiali, i tessuti e gli organi di bioprinting possano fare scoperte utilizzando la più matura tecnologia di microiniezione nel campo della stampa cellulare biologica. “
I materiali conduttivi e la stampa 3D si accompagnano da anni ormai da quando gli innovatori guardano a tanti modi diversi di usarli insieme per una varietà di applicazioni diverse, dall’elettronica liquida agli estensibili alla creazione di resistori da filamenti conduttivi . La bioprinting è stata al centro di molti laboratori di ricerca in tutto il mondo anche ora che gli scienziati cercano modi per creare e sostenere il tessuto vivo per migliorare la vita di una vasta gamma di pazienti.
