Estudio reológico de una tinta a base de hidrogeles para bioimpresoras 3d

PALMA J.; BERTUOLA M.; HERMIDA E.

Santa Fe, Santa Fe

Congreso; Reunión de la Asociación Física Argentina; 2019

Asociación Física Argentina

En los últimos años, la biofabricación (también llamada bioimpresión) ha ganado una atención significativa. En este campo de investigación relativamente joven, se explotan las tecnologías de ensamblaje automatizado o de manufactura aditiva para generar construcciones 3D de material celular híbrido con posicionamiento predeterminado. Entre otros desafíos, la disponibilidad de materiales adecuados utilizados para la fabricación de construcciones jerárquicas y complejas es uno de los principales cuellos de botella que limitan el desarrollo de la bioimpresión [1]. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento reológico de una tinta para utilizar en una bioimpresora 3D de fabricaci´on nacional. La tinta evaluada está compuesta por dos hidrogeles, (alginato y gelatina) en buffer a pH fisiológico [2]. Se estudiaron las propiedades reológicas de la tinta combinada, de la gelatina y del alginato, utilizandoun re´ometro TA-Discovery III mediante: i) ensayos de flujo, donde se registra la viscosidad en función de la velocidad de corte, ideales para caracterizar materiales con mayor comportamiento líquido y ii) ensayos oscilatorios, para determinar los módulos de almacenamiento (G') y de pérdida (G'') en función de la frecuencia y amplitud de oscilación, apropiados para analizar materiales con propiedades visco elásticas. Para ajustar los datos se empleó un modelo fenomenológico mecánico que combina amortiguadores (con un fluido newtoniano) con resortes que siguen la ley de Hooke [3]. Por medio de ensayos de flujo se pudo observar un comportamiento newtoniano para la solución de gelatina, sin embargo el alginato presentó un comportamiento pseudoplástico con módulos G' y G'' mayores que la gelatina. Adicionalmente se evidenció que el agregado de gelatina al hidrogel de alginato le aporta un mecanismo de gelación por temperatura a la tinta. Utilizando ensayos oscilatorios se obtuvieron los tiempos de relajación para cada material. [1] Naomi P., Willi S., Thomas B., et al. Proposal to assess printability of bioinks for extrusion-based bioprinting and evaluation of rheological properties governing bioprintability. Biofabrication 9 (2017) 1-18. doi: 10.1088/1758-5090/aa8dd8[2] Gao, T., Gillispie G., Copus J., et al. Optimization of gelatin-alginate composite bioink printability using rheological parameters: A systematic approach. Biofabrication 4 (2018) 1-9. Doi: 10.1088/1758-5090/aacdc7 [3] Jasim A., Mehrajfatema M. and Mohammed M. Rheological and dielectric behavior of 3D printable chitosan/graphene oxide hydrogels. ACS Biomater. Sci. Eng (2019). Doi: https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b00201.