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Bioprinting: La sfida delle paste altamente riempite

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Puredyne assicura la massima precisione nella stampa di paste e inchiostri conduttivi

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Anche se la stampa di organi funzionali completi è ancora un sogno del futuro, la ricerca e lo sviluppo di applicazioni cliniche di bioprinter stanno facendo grandi passi avanti. Sono necessarie nuove tecnologie per migliorare ulteriormente il processo di stampa di sostanze organiche e per stabilire la costruzione tridimensionale di cellule viventi strato per strato

Si può supporre che il percorso dai modelli in laboratorio agli studi clinici e agli organi funzionali sarà anche significativamente influenzato dalla precisione delle tecnologie di erogazione, poiché i materiali utilizzati sono molto costosi da sviluppare e produrre. Attualmente, i produttori di bioprinter hanno due opzioni per i sistemi basati sull'estrusione. Uno è costituito dai sistemi pneumatici che utilizzano la pressione dell'aria per spremere il biomateriale da una cartuccia; l'altro è quello che utilizza l'estrusione a pistone. Questa gamma è ampliata dall'estrusione che utilizza il principio del pistone senza fine, un processo ad alta precisione. Per esempio, ViscoTec ha sviluppato una testina di stampa specifica per il bioprinting con il marchio "Puredyne", che è disponibile con il nome commerciale Puredyne® kit b

Oltre ai biomateriali classici, l'applicazione si concentra anche sull'erogazione precisa e senza perdite di paste e inchiostri conduttivi, come quelli utilizzati per la trasmissione di segnali elettrici tra cellule nervose in laboratorio. Inoltre, gli inchiostri conduttivi possono essere utilizzati per la stimolazione delle contrazioni muscolari. L'idea è di esporre le cellule a impulsi elettrici mirati. Questa stimolazione può dare origine a un muscolo funzionale.

Trappola dei costi dello spazio morto

Una grande sfida quando si usano le paste conduttive è quella di introdurre con precisione i percorsi elettricamente conduttivi nel sistema. Affinché questo riesca anche dal punto di vista economico, fattori come lo spazio morto dell'unità di erogazione, il livello di riempimento delle particelle della sostanza da erogare e la precisione della tecnologia di erogazione devono essere tutti inclusi nel processo decisionale sulla giusta tecnologia di erogazione. Più piccolo è lo spazio morto, meno rifiuti rimangono nel componente di dosaggio. Se non c'è quasi nessuno spazio morto, come nel caso di Puredyne, quasi tutta la materia prima può essere lavorata. Gli utenti possono quindi fare un uso efficace di materiali costosi. Inoltre, influisce positivamente sul processo se le particelle delle paste conduttive non hanno alcuna influenza sui componenti di erogazione e sulla loro esatta funzionalità. Tali particelle generano quasi sempre un'abrasione. Da un lato, la tecnologia di erogazione non deve essere compromessa nella sua funzione dall'abrasione delle particelle; dall'altro, le particelle devono anche garantire sempre la conduttività della pasta. Inoltre - e non solo dal punto di vista economico - è richiesta anche una precisione assoluta nell'applicazione della linea estrusa. La pista conduttiva può adempiere alla sua funzione solo se questa linea non fluttua in larghezza e ha un punto di inizio e di fine esatto.

La testa di stampa Puredyne® è stata sviluppata per rendere controllabili questi fattori: Il nuovo design monouso è virtualmente privo di spazio morto e garantisce il massimo utilizzo del materiale.

La tecnologia a pistone senza fine utilizzata assicura anche un'erogazione superiore di paste altamente riempite. Si possono ottenere risultati di alta precisione e, grazie al suck-back regolabile, si possono produrre punti di start-stop precisi. L'erogazione a basso taglio e senza pulsazioni si traduce in una larghezza di linea costante con una risoluzione possibile inferiore a 200 µm. Il seguente video illustra le caratteristiche della tecnologia Puredyne e il suo potenziale.