Impressão de Moldes reversa Thermoresponsive para a Criação de Patterned hidrogéis de dois componentes para Cultura de Células em 3D

Abordagens de engenharia de tecidos têm feito grandes progressos nos últimos anos no que diz respeito à regeneração de tecidos e órgãos humanos ^19,20. No entanto, até agora, o foco de engenharia de tecidos tem sido geralmente limitada a tecidos que têm uma estrutura simples ou de pequenas dimensões, como a bexiga ou a pele ^{21,22 23-25.} O corpo humano, no entanto, contém muitos tecidos tridimensionais complexas onde células e matriz extracelular são arranjados de um modo espacialmente definido. Para a fabricação desses tecidos, é necessária uma técnica que possa colocar andaimes células e matriz extracelular num construto tridimensional em posições especificadas. Bioprinting tem o potencial de ser uma técnica em que a visão de fabricação de tecidos tridimensionais complexos podem ser realizados ^10,11,26-28.

Bioprinting é definida como "o uso de processos de transferência de materiais para padronização e montagem biologicamente relmateriais levantes – moléculas, células, tecidos e biomateriais biodegradáveis ​​-., com uma organização prescrita para realizar uma ou mais funções biológicas ^"4 Ela engloba várias técnicas diferentes que funcionam em diferentes resoluções e escalas de comprimento, que vão desde a resolução sub-micron de dois -fotão de polimerização ²⁹ com uma resolução de 150 um a 420 mm para a impressão de extrusão ^1,12,30. Nem um único material ou combinação de materiais que satisfazem os requisitos de cada método ^31. Para a impressão de extrusão, os parâmetros principais são a viscosidade e o tempo de gelificação ^32, onde a elevada viscosidade e gelificação rápida são desejáveis.

Impressão 3D é uma técnica que permite a fácil criação de moldes sacrificiais para a criação de geometrias complexas ^30,33,34. Este processo baseia-se na construção de um molde usando uma técnica de prototipagem rápida, tal como um bioprinter extrusão. O molde sacrificial criado é usadode modo a formar estruturas complexas, a partir de materiais que são difíceis de imprimir devido à sua baixa viscosidade e o tempo de gelificação lenta. O método aqui apresentado envolve a criação de um molde sacrificial consistindo de um material que se dissolve rapidamente a uma temperatura baixa e pode ser extrudida com precisão. O copolímero em bloco de poli (etileno-glicol) _99-poli (propileno glicol) _67-poli (etileno-glicol) ₉₉ (também conhecido como o Pluronic F127 ou poloxâmero 407) cumpre estes requisitos. Já foi utilizada uma versão modificada na impressão de extrusão ^1, mas, para o nosso conhecimento, nunca foi usado para imprimir na sua versão inalterada, devido à sua instabilidade em ambientes líquidos. Poloxero 407 também apresenta um comportamento não responsivo térmica inversa ¹⁸ ou seja ela muda de um gel para um sol durante o arrefecimento. Mais importante, ele pode ser impresso nas estruturas curvadas arbitrariamente complexas com elevada fidelidade. Isso permite a criação de uma estrutura a partir de um hidrogelmaterial de baixa viscosidade, neste caso, de gelificação lenta de agarose, pipetando-se a solução para dentro do molde sacrificial impressa. A combinação de impressão do molde de sacrifício com alta fidelidade e sua eluição rápida do hidrogel estruturado fundido torna um método rápido e flexível para criar moldes com geometrias diferentes, sem o uso de uma máscara ou um selo, uma vez que é muitas vezes necessário em métodos de litografia. O hidrogel estruturado fundido pode ser ainda cheio com outro material que não é adequado para a impressão de extrusão, devido a sua baixa viscosidade. Isto é, no nosso caso uma solução de alginato de metacrilato de baixa viscosidade. Aqui apresenta-se o método de moldes sacrificiais invertidas thermoresponsive para padronização de hidrogel, utilizando o exemplo de uma matriz de coluna.