Chociaż biodruk 3D stale się rozwija i wykorzystuje coraz bardziej zaawansowane technologie, nie jest wolny od ograniczeń – możliwość tworzenia i wykorzystywania wieloskładnikowych materiałów była od zawsze problematyczna.

W przypadku biodrukowania 3D z dwóch materiałów zawsze pojawiał się problem różnych stężeń, składów chemicznych i właściwości materiałów, z których tworzona jest nowa struktura. Możliwość podwójnego wytłaczania pozwala na wytwarzanie przejść tonalnych w wydrukach 3D. Gradienty występujące w wydrukowanych modelach są ważne z punktu widzenia sztywności i powtarzalności struktur występujących naturalnie w tkankach.

Amerykańska firma  Advanced Solutions Life Sciences, odpowiedzialna za powstanie systemu do biodruku 3D BioAssembly Bot, opracowała nową metodę umożliwiającą łączenie materiałów w trakcie wytłaczania. Maszyna tworzy w ten sposób gradienty i pozwala na tworzenie trójwymiarowych struktur biologicznych o zmiennych właściwościach, poprzez specyficzny sposób wytłaczania materiału. 

Wytwarzanie struktur zawierających gradienty jest możliwe dzięki dedykowanemu oprogramowaniu TSIM®. Za jego pośrednictwem generowany jest model o wymaganych parametrach. Następnie za pomocą specjalnego narzędzia “set material gradient” tworzone są przejścia tonalne. Program umożliwia dostosowanie właściwości generowanych struktur, poprzez adaptację przejść gradientu i stosunków poszczególnych faz do wymagań konkretnego zastosowania. Gdy gradient o zadanych właściwościach jest już gotowy, możliwe jest wygenerowanie podglądu stworzonej struktury. Pozwala on na sprawdzenie, czy stworzony projekt 3D zawiera odpowiedni gradient o określonych przez użytkownika właściwościach. Funkcja została specjalnie dostosowana do modułu 3D Dual Syringe w BioAssembly Bot do podwójnego wytłaczania. 

Model można zaprojektować “od zera” za pośrednictwem funkcji “create a sketch” w programie TSIM. Liczba punktów na linii obrazek poniżej) odpowiada punktom początkowym gradientu, czyli miejscom zmiany predefiniowanych stężeń poszczególnych materiałów budulcowych. Po skończonym procesie szkicowania, program generuje wokół stworzonej linii rurę o wymaganych dla projektu wymiarach. 

Po lewej: punkty początkowe gradientu. Po prawej: rura wytworzona wokół linii o wprowadzonych wymiarach.

W kolejnym kroku określa się procent materiału pierwotnego w gradiencie za pomocą “set material gradient” w programie TSIM. Wcześniej określane punkty na szkicu są inicjatorami zmiany gradientu. W przykładzie widocznym poniżej zobrazowano gradient o wartościach 100% materiału pierwotnego do 0% materiału pierwotnego, z powrotem do 100% materiału pierwotnego we wcześniej wspomnianych punktach. Program TSIM generuje podgląd wytworzonych przejść tonalnych, który umożliwia kontrolowanie procesu z poziomu oprogramowania. Następnie projekt jest wysyłany do urządzenia BioAssembly Bot. 

Podgląd wygenerowanego przez program TSIM gradientu.

Proces biodrukowania 3D elementów zawierających gradient rozpoczyna się od napełnienia strzykawki do  podwójnego wytłaczania materiałami budulcowymi, według reguły: po prawej stronie umieszcza się materiał pierwotny, a po lewej materiał wtórny. Prawidłowe napełnienie ekstrudera jest kluczowe dla powodzenia całego procesu. Należy również pamiętać o tym, że cała komora strzykawki powinna być wypełniona, aby wytworzyć prawidłowy gradient procentowy między materiałami. 

Źródło: 3dprintingmedia.network

Patrycja Dubert
Inżynier biomedyczny zainteresowany niekonwencjonalnym i innowacyjnym podejściem do medycyny oraz jej połączeniem z nowoczesną technologią.

    Comments are closed.

    You may also like