Ett schema som visar produktionen av en 3D bioprintad ställning med användning av SLAM. A) Vätskegeltrycksbädden skapas genom skjuvkylning av en het agaroslösning under hela sol-gel-övergången som sedan laddas i en behållare med lämpliga dimensioner för att stödja ställningen. Biobläcken produceras genom noggrant urval av hydrogel och celler och sedan blandning innan de läggs till bioprinterpatronerna. B) Biobläcket extruderas i den självläkande fluidbädden och flera patroner kan extrudera olika hydrogellager som bildar en gränsyta med de fördeponerade biobläcken för att skapa en flerskiktskonstruktion. C) Tvärbindning och cellmedia inducerar stelning och ger metaboliter till cellställningen. D) Tvättning med låg skjuvning med avjoniserat vatten frigör konstruktionen från den bärande fluidgelen. Kredit:Advanced Functional Materials
Ett nytt sätt att 3D-utskrift av mjuka material som geler och kollagener erbjuder ett stort steg framåt i tillverkningen av konstgjorda medicinska implantat.
Utvecklad av forskare vid University of Birmingham, tekniken skulle kunna användas för att skriva ut mjuka biomaterial som skulle kunna användas för att reparera defekter i kroppen.
Att skriva ut mjuka material med additiv tillverkning har varit en stor utmaning för forskare eftersom om de inte stöds, de hänger och tappar formen. Den nya tekniken, kallas Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM), använder en polymerbaserad hydrogel där partiklarna har manipulerats för att skapa en självläkande gel. Vätskor eller geler kan injiceras direkt i detta medium och byggas upp i lager för att skapa en 3D-form.
Metoden erbjuder ett alternativ till befintliga tekniker som använder geler som har malits till ett slurrybad i vilket det tryckta materialet injiceras. Kallas Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH), dessa erbjuder många fördelar, men friktioner i gelmediet kan förvränga trycket.
I en studie publicerad i Avancerade funktionella material , ett team ledd av professor Liam Grover, på skolan för kemiteknik, visa hur partiklar i gelen de har utvecklat kan klippas, eller vridna så att de separeras, men ändå behålla en viss koppling mellan dem. Denna interaktion skapar den självläkande effekten, gör det möjligt för gelén att stödja det tryckta materialet så att föremål kan byggas med exakta detaljer, utan att läcka eller sjunka.
"Hydrogelen vi har designat har några riktigt spännande egenskaper som gör att vi kan skriva ut mjuka material i riktigt fina detaljer, " förklarar professor Grover. "Den har enorm potential för att göra ersättningsbiomaterial som hjärtklaffar eller blodkärl, eller för att producera biokompatibla pluggar, som kan användas för att behandla ben- och broskskador."
SLAM kan också användas för att skapa föremål gjorda av två eller flera olika material så kan användas för att göra ännu mer komplexa mjukvävnadstyper, eller läkemedelstillförselanordningar, där olika utsläppshastigheter krävs.
