p A bioprinting compreende três etapas principais:1. Pré-bioprinting, que inclui o projeto da estrutura, preparação de bioink, e avaliação da capacidade de impressão. As leis da física podem ajudar os cientistas a preparar bioinks com parâmetros ajustáveis para o melhor resultado de fabricação; 2. O processo de bioimpressão, que envolve a entrega de otimizado, bioinks preparados na forma desejada usando um sistema controlado por computador; 3. Pós-bioimpressão, o estágio mais crítico, que incorpora a quarta dimensão da bioimpressão, Tempo. Este estágio envolve vários processos de automontagem celular governados por leis físicas. A física da automontagem celular foi investigada por pesquisadores para obter tecidos / órgãos bioprinted funcionais e viáveis. Crédito:Ashkan Shafiee
p As impressoras 3-D podem ser usadas para fazer uma variedade de objetos úteis criando uma forma, camada por camada. Os cientistas usaram essa mesma técnica para "bioimprimir" tecidos vivos, incluindo músculo e osso. p Bioprinting é uma tecnologia relativamente nova que avançou principalmente por tentativa e erro. Os cientistas agora estão usando as leis da física e a modelagem computacional preditiva para aprimorar essas técnicas e otimizar o processo de bioimpressão. Esses novos adiantamentos são revisados na edição de 4 de junho da
Avaliações de Física Aplicada .
p As bioprinters mais amplamente utilizadas são a extrusão, impressoras jato de tinta e laser. Cada tipo envolve física ligeiramente diferente, e cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens.
p Disse o co-autor Ashkan Shafiee, "A única maneira de alcançar uma transição significativa da fase de 'tentativa e erro' para a fase de 'previsão e controle' da bioimpressão é entender e aplicar a física subjacente."
p Uma impressora de extrusão carrega um material, conhecido como bioink, em uma seringa e imprime ao forçar a tinta para fora com um pistão ou pressão de ar. O bioink pode ser uma coleção de células vivas puras ou uma suspensão de células em um hidrogel ou polímero. As bioprinters a jato de tinta funcionam de maneira semelhante, mas usam um cristal piezoelétrico ou um aquecedor para criar gotículas a partir de uma pequena abertura. As impressoras a laser focam um feixe de laser em uma fita, onde uma fina camada de bioink é espalhada, e resulta em alta viabilidade celular.
p Produtos biológicos criados por bioimpressão geralmente não são imediatamente utilizáveis. Embora a impressora possa criar uma configuração inicial de células, essas células se multiplicarão e se remontarão em uma nova configuração. O processo é semelhante ao que ocorre quando um embrião se desenvolve, e as células se fundem com outras células e se classificam em novas regiões.
p Técnicas de modelagem por computador foram desenvolvidas em meados da década de 2010 para otimizar a etapa de auto-montagem pós-impressão da bioimpressão, onde pequenos fragmentos de tecido são entregues em um material de suporte com a forma da estrutura biológica desejada, como um órgão, com bioink. Os pequenos fragmentos então se desenvolvem ainda mais e se montam na estrutura biológica final.
p O modelo envolve equações que descrevem as forças de atração e repulsão entre as células. Os autores mostraram que as simulações usando este método - conhecido como dinâmica de partículas celulares, ou CPD - preveja corretamente o padrão no qual uma coleção de células se reunirá após a etapa inicial de impressão.
