Comportamiento reológico y fidelidad de impresión 3D de mezcla de gelatina y alginato

Marcos Bertuola1,2, Joaquín Palma2, Élida B. Hermida1,2

1 Universidad de San Martín, Escuela de Ciencia y Tecnología, Laboratorio de Biomateriales, Biomecánica y Bioinstrumentación (Lab3Bio); 2 Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas;3 Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física.

mbertuola@unsam.edu.ar

INTRODUCCIÓN

Los hidrogeles están demostrando propiedades promisorias para la elaboración de matrices bioactivas: fácil procesamiento y curado, buena biocompatibilidad, posibilidad de formulación de biotintas (tintas que contienen células vivas), cinéticade biodegradación y reabsorción regulables,etc.La impresión 3D de hidrogeles es apreciada para producir matrices personalizadas para asistir a la regeneración de tejidos blandos, entre ellos piel, de acuerdo a la topografía del daño a reparar.En este trabajo se analizarán las propiedades reológicas y la fidelidad de impresión de una tinta a base de alginato y gelatina. También se evaluará el efecto del reticulado por iones Ca+2 sobre la estabilidad y propiedades de hinchamiento en dematrices en condiciones de cultivos in vitro. Con este fin se intenta proveer una alternativa para la regeneración de piel en pacientes con quemaduras graves, úlceras crónicas, pie de diabético, y otras injurias.

MATERIALES Y MÉTODOS

Reómetro Discovery DHR-III

Impresión 3D

Gelatina

Alginato

Homogeneización

Impresión de andamio y grado de hinchamiento

Diseño ImpresiónReticulado ensolución de Ca2+

Inmersión PBS 1X 37ºC

Análisis de fidelidad de impresión

Diseño

[1]

LA

Microscopía óptica

Impresión

[1] Kyle et al. (2017) Advanced Healthcare Materials 6(16):1-16; [2] Blaeser et al. (2016) Advanced Healthcare Materials 5(3):326-333 El presente trabajo se realizó en colaboración con Life SI Humanizing Technology

Impresión de un andamio Andamio entrecruzado

ACCEDA A LOS VIDEOS DEL PROCEDIMIENTO

● La temperatura y el tiempo de gelación de la tinta resultan óptimos para el proceso de impresión 3D. ● El grado de hinchamiento disminuye a medida que aumenta el tiempo de entrecruzamiento en solución de Ca2+.● Se obtuvo un menor grado de hinchamiento para andamios entrecruzados durante 20 minutos.● El esfuerzo realizado durante la extrusión de la tinta, 570-950Pa, no afectaría la viabilidad celular (<5 kPa) [2].

CONCLUSIONES Lab WEB

RESULTADOS

Caracterización reológica

Tgel = 25,1±0,3ºC

tgel = 140±14s

C

● Módulos elástico (G’) y de pérdida (G’’) medidos en enfriamiento a 1°C/min.● Evolución de G’ y G’’ durante el enfriamiento de tinta a 37°C depositada sobre

placas del reómetro a 25°C.● Ensayo de flujo (viscosidad en función de la velocidad de deformación).

● A 37°C (temperatura de impresión) la tinta tiene un comportamiento fluidoy comienza a gelificar una vez extruido (RT<Tgel).

● El punto de cruce de los módulos (tgel) indica el tiempo de gelación de la tintauna vez extruida por la aguja de la bioimpresora.

● Ventana de trabajo de la bioimpresora: 12-35 1/s (recuadro gris), esfuerzode corte sobre la tinta: 570-950Pa.

Fidelidad de impresión

La tinta posee alta fidelidad de impresión.

580±10 𝜇m

Pr = 0,96 ± 0,02

Grado de hinchamiento vs tiempo de entrecruzamiento

A mayor tiempo de inmersión en solución de Ca2+, menor grado de hinchamiento,limitando así la expansión de la gelatina y preservando la morfología del andamio.