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bioimpresión 3D con alginato

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Contornos perfectos, líneas finas, puntos de inicio/fin limpios con Puredyne®

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El alginato es uno de los materiales más utilizados en la bioimpresión. Además de los costes relativamente bajos del material, sus propiedades mecánicas y su capacidad de impresión son también una ventaja para el material. Sin embargo, con los sistemas de extrusión existentes, como la extrusión neumática o de jeringa, pueden producirse irregularidades en la bioimpresión de los modelos debido a las variaciones del proceso. Con el kit b de Puredyne®, estos problemas ya no existen.

El alginato como hidrogel universal

En un gran número de estudios, el alginato se utiliza como material de base para las biotintas. Tanto el alginato puro (sódico) en solución como las variantes químicamente modificadas constituyen la mayoría de los hidrogeles investigados científicamente. Se cree que el alginato oxidado, por ejemplo, ayuda a las células a ganar libertad de movimiento más rápidamente mediante la degradación del alginato. En cambio, el alginato de metacrilato permite la fotopolimerización y, por tanto, otros procesos de impresión basados en el curado por fotones. La gran popularidad del alginato no sólo se debe a sus favorables propiedades mecánicas y químicas. A nivel biológico, el hidrogel también ofrece la ventaja de una muy buena biocompatibilidad, lo que lo hace universalmente aplicable.

¿Qué problemas mecánicos surgen en la fabricación aditiva de alginato?

Existen varias opciones para imprimir con alginato. Además de los procesos basados en la luz, que son posibles con el alginato modificado, los procesos basados en la extrusión constituyen la mayor parte de la impresión biológica en 3D. Actualmente, la extrusión de biotintas se realiza principalmente de dos maneras.

- Extrusión neumática: Utilizando la presión del aire, se impulsa un tapón en el interior de un cartucho. La presión asegura la formación de una hebra de material en la aguja dosificadora conectada. La ventaja de la extrusión neumática es la sencillez del sistema. Sin embargo, la rotura controlada del hilo se ve dificultada por la falta de retracción del material. El aire comprimido sólo puede conectarse y desconectarse selectivamente. Especialmente con material no desgasificado, se producen goteos que no pueden ser compensados. Otra desventaja que no debe subestimarse es la dependencia de factores de influencia externos. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, la presión del aire ambiente, la temperatura ambiente y el nivel de llenado del cartucho sujetado, que influye en la presión de extrusión. El alginato también tiende a secarse rápidamente. Esto puede provocar la obstrucción de la aguja dosificadora. Si la presión se ajusta a un nivel constante, ya no hay posibilidad de que la aguja se limpie sola. El usuario debe retirar y limpiar la aguja. Esto puede hacer que todo el resultado de la impresión quede inutilizado.

- Extrusión con jeringa: Otro sistema de extrusión muy popular es la extrusión por husillo con jeringa. Aquí, una jeringa con material (por ejemplo, alginato) se sujeta en un dispositivo que ejerce presión sobre el pistón extendido de la jeringa. El movimiento lo proporciona un husillo acoplado a un motor. Este sistema tiene la ventaja de que puede considerarse volumétrico. Una rotación definida del husillo es ampliamente proporcional a la cantidad de material extruido. La retracción también puede lograrse mediante la rotación inversa del husillo. La precisión se ve reducida por el material utilizado en cada caso. Si el biomaterial es comprimible, el goteo se produce rápidamente. Este goteo depende de la cantidad de material que aún queda en la jeringa, ya que durante los movimientos de arranque y parada se comprimen y expanden diferentes cantidades de gas. El uso frecuente de esta operación puede crear un tipo de comportamiento oscilatorio, reduciendo la precisión. Otro aspecto negativo es la mayor necesidad de espacio, ya que la jeringa llena, incluido el sistema de exprimido, debe colocarse en posición vertical en una impresora.

Kit b de Puredyne® para la impresión de alginato

Además de los conocidos sistemas de extrusión, el kit b de Puredyne®, basado en la tecnología de la bomba de cavidad progresiva, está disponible desde hace poco para la impresión de alginato. El proceso volumétrico permite una impresión 3D constante y fiable en el proceso, al tiempo que elimina casi todas las desventajas que tienen los extrusores mencionados. Esto diferencia al cabezal de impresión de todos los sistemas anteriores. Para comprobar el rendimiento, se realizó una prueba de impresión con alginato al 5%.

- Configuración de la prueba: Se llena un tapón Puredyne® b5 con CELLINK Alginate 5 % a través del conector Luer-Lock integrado. Con un giro, el tapón se conecta al cabezal de impresión a través de la conexión de bayoneta y se monta la aguja dispensadora. El aire comprimido aplicado asegura el suministro de material al extrusor (el aire comprimido en sí no tiene función de extrusión).

- Ejecución: La cantidad de material proporcional a la velocidad y el modelo a imprimir se ajustan en el ordenador. Se colocan varios hilos de alginato siguiendo un patrón de líneas. Se presta especial atención a los puntos de arranque y parada

- Resultado de la impresión: Con la retracción ajustada, el modelo puede imprimirse perfectamente sin exceso de material en los puntos de inicio o final. El resultado de la prueba de impresión con alginato puede verse en el vídeo. Muestra contornos perfectos, líneas finas y puntos iniciales y finales limpios.

Impresión de alginato de forma fiable

La versatilidad del alginato es su mayor fortaleza. Sin embargo, hasta ahora carecía de un sistema de extrusión que pudiera soportar esta versatilidad de forma fiable y con alta precisión. El kit b de Puredyne® puede cerrar esta brecha. No sólo se puede imprimir de forma óptima el alginato con una concentración del 5 %, sino también otras concentraciones con una gran variedad de materiales. ¡Las viscosidades son casi irrelevantes cuando se imprime con el Puredyne® kit b! ¡El control perfecto del proceso es el siguiente gran paso en la bioimpresión!