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#Actualités du secteur
bioprinting 3D avec de l'alginate
Des contours parfaits, des lignes fines, des points de départ et d'arrivée nets avec Puredyne®
L'alginate est l'un des matériaux les plus utilisés en bio-impression. Outre le coût relativement faible du matériau, ses propriétés mécaniques et son imprimabilité constituent également un avantage pour ce matériau. Cependant, avec les systèmes d'extrusion existants, tels que l'extrusion pneumatique ou par seringue, des irrégularités dans la bio-impression des modèles peuvent se produire en raison des variations du processus. Avec le kit Puredyne® b, ces problèmes n'existent plus.
L'alginate comme hydrogel universel
Dans un grand nombre d'études, l'alginate est utilisé comme matériau de base pour les encres biologiques. L'alginate (de sodium) pur en solution et les variantes chimiquement modifiées constituent la majorité des hydrogels étudiés scientifiquement. L'alginate oxydé, par exemple, est censé aider les cellules à acquérir plus rapidement leur liberté de mouvement grâce à la dégradation de l'alginate. En revanche, l'alginate méthacrylate permet la photopolymérisation et donc d'autres procédés d'impression basés sur le durcissement par photons. La grande popularité de l'alginate ne découle pas seulement de ses propriétés mécaniques et chimiques favorables. Sur le plan biologique, l'hydrogel présente également l'avantage d'une très bonne biocompatibilité, ce qui le rend universellement applicable.
Quels problèmes mécaniques se posent lors de la fabrication additive de l'alginate ?
Plusieurs options sont disponibles pour imprimer avec de l'alginate. Outre les procédés basés sur la lumière, qui sont possibles avec l'alginate modifié, les procédés basés sur l'extrusion constituent la majeure partie de l'impression 3D biologique. Actuellement, l'extrusion de bio-encres se fait principalement de deux manières.
- Extrusion pneumatique : Grâce à la pression de l'air, un bouchon est propulsé vers l'avant à l'intérieur d'une cartouche. La pression assure la formation d'un cordon de matériau au niveau de l'aiguille de dosage connectée. L'avantage de l'extrusion pneumatique est la simplicité du système. Cependant, la rupture contrôlée du fil est rendue difficile par l'absence de rétraction du matériau. L'air comprimé ne peut être mis en marche et arrêté que de manière sélective. En particulier avec un matériau non dégazé, il se produit des gouttes qui ne peuvent pas être compensées. Un autre inconvénient qu'il ne faut pas sous-estimer est la dépendance aux facteurs d'influence externes. Il s'agit, par exemple, de la pression de l'air ambiant, de la température ambiante et du niveau de remplissage de la cartouche serrée, qui influence la pression d'extrusion. L'alginate a également tendance à sécher rapidement. Cela peut entraîner l'obstruction de l'aiguille de dosage. Si la pression est réglée à un niveau constant, il n'y a plus de possibilité que l'aiguille se dégage d'elle-même. L'utilisateur doit retirer et nettoyer l'aiguille. Le résultat de l'impression peut alors devenir inutilisable.
- Extrusion par seringue : Un autre système d'extrusion populaire est l'extrusion par broche avec une seringue. Dans ce cas, une seringue contenant un matériau (par exemple, de l'alginate) est serrée dans un dispositif qui exerce une pression sur le piston allongé de la seringue. Le mouvement est assuré par une broche couplée à un moteur. Ce système présente l'avantage de pouvoir être considéré comme volumétrique. Une rotation définie de la broche est largement proportionnelle à la quantité de matière extrudée. La rétraction peut également être obtenue par une rotation inverse de la broche. La précision est réduite par le matériau utilisé dans chaque cas. Si le biomatériau est compressible, l'égouttage se produit rapidement. Cet égouttage dépend de la quantité de matériau encore dans la seringue, car différentes quantités de gaz sont comprimées et détendues pendant les mouvements de démarrage et d'arrêt. L'utilisation fréquente de cette opération peut créer un type de comportement oscillatoire, réduisant la précision. Un autre aspect négatif est l'augmentation de l'encombrement, puisque la seringue remplie, y compris le système de pressage, doit être placée verticalement dans une imprimante.
Puredyne® kit b pour l'impression d'alginate
Outre les systèmes d'extrusion bien connus, le kit b de Puredyne®, basé sur la technologie des pompes à cavité progressive, est depuis peu disponible pour l'impression de l'alginate. Le procédé volumétrique permet une impression 3D constante et fiable tout en éliminant presque tous les inconvénients que présentent les extrudeuses susmentionnées. La tête d'impression se distingue ainsi de tous les systèmes précédents. Pour tester les performances, un essai d'impression a été réalisé avec de l'alginate à 5 %.
- Configuration du test : Un capuchon Puredyne® b5 est rempli d'alginate 5 % CELLINK via le connecteur Luer-Lock intégré. En tournant, le capuchon est relié à la tête d'impression par la connexion à baïonnette et l'aiguille de distribution est montée. L'air comprimé appliqué assure l'alimentation en matière de l'extrudeuse (l'air comprimé lui-même n'a pas de fonction d'extrusion).
- Exécution : La quantité de matériau proportionnelle à la vitesse et le modèle à imprimer sont réglés sur l'ordinateur. Plusieurs brins d'alginate sont déposés selon un motif de lignes. Une attention particulière est accordée aux points de départ et d'arrêt
- Résultat de l'impression : Avec la rétraction réglée, le modèle peut être imprimé parfaitement sans excès de matière aux points de départ ou d'arrivée. Le résultat du test d'impression avec l'alginate est visible dans la vidéo. Il montre des contours parfaits, des lignes fines et des points de départ et d'arrivée propres.
Impression fiable de l'alginate
La polyvalence de l'alginate est sa plus grande force. Jusqu'à présent, cependant, il manquait un système d'extrusion capable de supporter cette polyvalence de manière fiable et avec une grande précision. Le kit Puredyne® b peut combler cette lacune. Non seulement l'alginate avec une concentration de 5 % peut être imprimé de manière optimale, mais aussi d'autres concentrations avec une grande variété de matériaux. La viscosité n'a pratiquement aucune importance lors de l'impression avec le Puredyne® kit b ! Le contrôle parfait du processus est la prochaine grande étape de la bio-impression !