Um novo conceito de micronanoprocessamento impulsiona a escalabilidade e a fabricação e montagem contínua de partículas em sistemas de microfluidos. Cientistas da Universidade de Tecnologia de Aachen, na Alemanha, usaram a tecnologia de impressão 3D 2PP da Nanoscribe para desenvolver e demonstrar um novo processo de produção móvel, integrado de canal e contínuo para a fabricação de partículas 3D ultra-pequenas e de forma arbitrária. O processo de impressão mostrou a produção contínua de 150.000 partículas em 72 horas. Tecnologia 2PP (2)polimerização de fótons, TPP)A alta liberdade de projeto, a alta precisão da forma e a flexibilidade dos materiais permitem a fabricação de partículas com diferentes formas, tamanhos de mícrons, características submicrônicas e uma variedade de materiais. O estudo visa aplicar esse método de montagem de partículas a aplicações de engenharia de tecidos celulares e expandir o alcance da fabricação de suportes 3D autorregulados, responsivos e penetrantes.

As partículas de milímetros e mícrons podem ser aplicadas com flexibilidade em suportes necessários para reatores químicos e bioquímicos. Os biorreatores são usados ​​para fixar e analisar enzimas, células ou micróbios na superfície da estrutura interna do reator, cujo desempenho é fundamental para a capacidade de ajustar as propriedades das partículas que afetam as propriedades da biorreação. Para expandir essa aplicação, cientistas da RWTH Aachen University e do DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials, Aachen, Alemanha, apresentaram um novo conceito de nanoprocessamento de fotografia de fluxo vertical contínuo de dois fotões, que permite o nanoprocessamento de partículas com formas complexas, tamanhos de mícrons e características submicrônicas, permitindo que partículas de tamanho de cerca de 20 μm sejam montadas em suportes 3D sob a interação da superfície. No estudo, os cientistas também analisaram a resistência à penetração e a densidade de empilhamento dos componentes 3D usando uma variedade de formas, tamanhos e materiais de partículas.

A chave está na tecnologia de polimerização de fótons duplos (2PP) do dispositivo de impressão Nanoscribe. O fluxo de resina fluida ao longo da direção z transmite continuamente a fatia xy impressa ao mesmo tempo que os fotões duplos fazem varredura no plano xy. Uma vez que uma partícula é concluída, a próxima é produzida da mesma forma durante o processo de impressão contínua. Ajustando os arquivos de saída com o software DeScribe da Nanoscribe e os scripts phyton, vários projetos com geometrias complexas podem ser cortados e preparados para impressão fluida. O processo de impressão fluida é contínuo, permitindo que milhares de partículas sejam produzidas em horas e até 150.000 partículas em 72 horas. Com base na grande liberdade de projeto da impressora 3D 2PP*, pode produzir partículas de qualquer forma. A impressão de fluxo de partículas tem vantagens claras em comparação com a impressão de substrato, mas a produção contínua de uma partícula após a outra não requer nenhum tempo de espera entre as duas partículas. Na impressão camada a camada, o método de impressão de fluxo também contorna o movimento z da mesa de carregamento, porque é o fluxo que transmite a fatia xy na direção z. Assim, a impressão de fluxo representa um aumento na velocidade de fabricação de partículas de formas pequenas e complexas.

Montagem de partículas para tecidos biohíbridos 3D

As partículas menores de 100 μm podem ser auto-montadas para formar um suporte celular complexo, cujas propriedades de reação podem ser ajustadas ao ajustar a forma, o tamanho, a porosidade e as propriedades do material das partículas. Este alto nível de flexibilidade é ideal para a criação de suportes para culturas celulares e engenharia de tecidos. Ajustar a geometria das partículas afeta a relação superficial-volume, personalizando a dinâmica dos fluidos que atravessam e rodeiam a estrutura. No entanto, o controle do processo de tecido de partículas continua a ser um desafio ao aplicar suportes de produção de montagem automática de fluxo.

Para estudar os tecidos biohíbridos 3D, os cientistas estudaram a interação de culturas de fibrócitos de ratos com partículas impressas usando a fotogravura IP-Vision nanoscribe sem citotoxicidade, que tem baixa fluorescência para melhor análise celular sob o microscópio. Após quatro dias de cultura, as células continuam a multiplicar-se e aderir e penetrar no suporte em interação com o suporte impresso, conectando as partículas entre si para formar novas formas de tecido.

Referências:

Fabricação, montagem de fluxo e permeação de partículas microscópicas de qualquer forma