在机器人辅助In Situ生物打印系统中改进热敏生物墨水支架制造,使用温度调节的打印头
Zitong Wang1, Li Lin2, Xiangyu Li3
1Department of Biomedical Engineering, School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China.
ACS omega
|October 7, 2024
概括
这项研究引入了一个开源的,温度调节的打印头,用于使用热敏生物墨水 (如凝甲基酸盐 (GelMA)) 进行改进的现场生物打印. 该设备确保了精确的温度控制,以提高脚手架的制造和细胞活力.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 再生医学是一种再生医学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 在现场生物打印提供精确的内部组织制造,使用热敏生物墨水.
- 现有的生物打印系统缺乏精细的温度控制,影响生物墨水粘度和支架完整性.
- 凝甲酸盐 (GelMA) 是一种关键的热敏生物墨水,需要精确的热管理.
研究的目的:
- 开发和验证一个开源的,温度调节的打印头,用于现场生物打印.
- 为了提高热敏生物油墨支架的制造,提高精度和稳定性.
- 为了证明打印头在维持生物油墨特性和细胞活力的有效性.
主要方法:
- 闭环温度调节打印头与UR5机器人臂的集成.
- 在不同度下使用GelMA+LAP生物打印多层格子3D支架.
- 用和没有温度控制的脚手架变形的比较分析.
- 评估细胞活力,GelMA质学和机械性质.
- 在受损的股骨模型上进行初步的现场生物打印演示.
主要成果:
- 打印头的温度稳定误差为1°C,响应时间约为1分钟.
- 与不受控制的打印相比,温度控制显著减少了脚手架变形.
- 生物打印支架保持了高细胞活力.
- 描述了GelMA的风湿学和机械性质.
- 在骨缺陷模型上成功地进行了初步的现场应用.
结论:
- 开发的温度调节打印头显著改善了热敏生物墨的现场生物打印.
- 开源设计为复杂应用程序的定制和进一步开发提供了便利.
- 这项技术对先进的再生医学和组织工程策略具有前景.
