複雑な構造物のマルチマテリアル3Dバイオプリンティングのための高精度パスプランニング

科学分野:

• バイオプリンティングと組織工学;材料科学;ロボット工学と制御システム

背景:

• マルチノズル協調バイオプリンティングは、複雑な組織モデルの高精度作製を提供します。;課題には、ノズル干渉や、異種材料および非対称構造における幾何学的忠実性の問題が含まれます。

研究 の 目的:

• マルチノズル協調・交互印刷パス（MN-CAPP）戦略を開発・検証すること。;効率と幾何学的忠実性を向上させた複雑な異種組織の作製を最適化すること。

主な方法:

• MN-CAPPのための層内再分割と適応モードスイッチングの統合。;Y字型血管モデルとサイズ差のあるスキャフォールドの印刷。;ウサギの複雑な肝胆道モデルの作製。

主要な成果:

• MN-CAPPは、シングルノズル印刷と比較して、血管モデルの印刷効率を32.4%および33.0%向上させました。;エッジ材料のスタックを抑制することで、スキャフォールドの細孔拡散度を33.8%改善しました。;複雑な肝胆道モデルの重要な特徴次元において≤4%の偏差を達成しました。

結論:

• MN-CAPPは、複雑な異種組織の印刷効率と幾何学的忠実性を効果的に向上させます。;この戦略は、非対称バイオプリント構造における寸法再現性を向上させます。;高精度な複雑な臓器モデルの作製における有効性が検証されました。