Tecniche di additive manifacturing

Parte da filamenti precedentemente estrusi o da grani/pellet. Il

filamento si trova avvolto attorno a una bobina, viene fatto scorrere da

dei rulli allinterno di una camera riscaldante, che lo rende

+deformabile per l estrusione, poi viene estruso attraverso un ugello

come filamento continuo e viene depositato sulla piattaforma

seguendo i pattern voluti.

Il mat di supporto (in rosso) serve per colmare i vuoti sottostanti il

layer che sto stampando. Poi posso toglierlo senza danneggiare la

struttura principale. Es. il PDA.

× C è il riscaldamento quindi prob di degr.

Es. rigeneraz dell osso. Posso usare del PLA o del PCL. Posso caricarli

con HA, così che durante l estrusione si abbia una minore degrdaz parz

del mat. Oppure posso prima estruderli e poi rivestirli esternamente di

HA per promuovere l osteointegrazione, ma il mat si degrada di +

durante il processo.

Sono strutture molto grandi con pori di centinaia di micron.

Melting ElectroWriting (MEW)

Parte da grani/pellet di polimero. La testa di stampa fonde il

materiale come nell FDM per poter essere estruso, viene applicata una

tensione tra spinneret e collettore, il filamento estruso viene

guidato verso il collettore in modo quasi rettilineo, e viene

depositato seguendo il pattern per spostamento della testa di stampa.

Combina il vantaggio dell additive manifacturing di produrre

 strutture ordinate (FDM), con il principio dell elettrospinning che

applica una ddp per depositare le fibre e la capacità di produrre

fibre molto sottili.

× Alta T degrada parz il mat

I polimeri sint possono essere ottenuti in polvere e in solido, possono

essere estrusi e in generale subire processi in T senza degradarsi in

modo significativo.

× I polimeri naturali non sopportano le alte T perché

denaturano subito, qunidi sono necessari processi che partono

dalla soluzione liquida, con un solvente adatto al polimero. I

+usati sono SLA e RD.

× Inoltre, a cause dell uso di alta T, non posso inglobare le cell

durante il processo. Mentre nei prossimi è possibile.

Bio-fabrication. Il mat è un carrier per le cell per darle una

distribuzione nello spazio, Bio-ink. Biomat-ink se non ci sono cell.

Queste tecniche non usano T elevate né p elevate né solventi

tossici per le cell quindi posso inglobare le cell durante il processo

di stampa. Per gli approcci di prima invece le cell le metto dopo aver

stampato lo scaffold.

Per stampare correttamente un liquido, ad es un idrogelo, devo

assicurarmi che possieda determinati requisiti in termini di proprietà

reologiche:

- la viscosità non dev essere troppo alta durante l eiezione

altrimenti non scende il filamento, quindo lo pongo a T amb. Ma

non troppo bassa altrimenti si scioglie, non ha consistenza e non

riesco a mantenere la forma dei filamenti stampati

- post-curing ovvero la stabilizzazione che deve avvenire dopo

la stampa per solidificare lo scaffold, cioè la reticolazione dell

idrogelo/il raffreddamento. Perché in soluzione era stato

aggiunto un reticolante che agisca subito dopo la stampa oppure

grazie agli UV per la gelatina oppure grazia a un bagno di

calciocloruro per l alginato, e il piatto di stampa è a una T

bassa.

- Prima dell ugello il mat dev essere sol-like, dopo la stampa

dev essere gel-like.

Stereolitografia (SLA)

Parto da una resina, ovvero un polimero in forma liquida

fotosensibile, che può essere un polim sint termoindurente opp un

polim nat funzionalizzato con gruppi fotosensibili. Il mat viene

versato in una vasca. Un fascio laser viene condotto sulla superficie

tramite un sistema di lenti e solidifica per reticolazione i punti che

colpisce e si sposta in direz xy su ogni layer, mentre un elevatore

scende progressivamente per spostare i layer già fotoreticolati. Il mat

rimasto liquido viene poi eliminato.

Tra i polim nat posso usare la gelatina metacrilata (GelMA)

+fotoiniziatore, che poi reticola con fascio laser UV. Oppure collagene,

acido ialuronico, entrambi metacrilati. Tra ai polim sint, il PEGdA. Il

laser deve avere una lunghezza d onda/energia compatibile con la

vita cell. Le resine convenzionali non sono compatibili con le cellule.

risoluzione elevata grazie al laser, rispetto al robotic dispensing

 per es.

microSLA. Su cui si basa anche la fotopolimerizzazione a due fotoni.

C è un sist di lenti che focalizza meglio il laser, quindi focalizzo

 volumi +ridotti quindi ottengo risoluzioni +elevate, fino a 100

nm.

Ha due sorgenti laser quindi posso abbassare l energia dei

 laser.

Laser-Induced Forward Transfer (LIFT)

Un fascio laser ad impulsi colpisce uno strato assorbente

(superiore) nei punti desiderati, facendolo evaporare per riscaldamento

e generando pressione sullo strato sottostante dove si trova il film con l

inchiostro, che così fa scendere una goccia, che si deposita sul

substrato.

A seconda della velocità con cui stampo ottengo gocce separate o un

filamento continuo.

Deposizione molto precisa grazie al laser.



× se deposito delle gocce separate e nel film le cell erano distribuite

in modo disomogeneo, allora ho una densità di cell diversa nelle

gocce. Se però le gocce sono depositate come filamento

continuo, le cell possono redistribuirsi in modo uniforme per

migrazione.

Serve una cinetica di gelificazione rapida per ottenere un elevata

shape fidelity ovvero il mantenimento della forma stampata. Es per l

alginato devo usare un alta [Ca++].

Inject Printing

Parto dalla soluzione polimerica inserita all interno di una cartuccia.

Nel caso di cartuccia termica questa riscalda il mat, nella cartuccia

con attuatore piezoelettrico questo dà uno stimolo meccanico

pressorio che spinge il mat attraverso l ugello. Vengono depositate delle

gocce/filamento continui.

Devo avere una viscosità non troppo elevata per permettere l

estrusione dall ugello.

Devo avere una gelificazione rapida per la shape fidelity

Posso distribuire le cell secondo dei pattern oppure usare diversi tipi di

cell in diverse zone.