Tesis
Printabilidade de biotinta para processos de bioimpressão 3D por extrusão : abordagem de design e parâmetros de impressão
Fecha
2022-05-29Registro en:
VAZ, Gabriela Mendes da Rocha. Printabilidade de biotinta para processos de bioimpressão 3D por extrusão: abordagem de design e parâmetros de impressão. 2021. 91 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2021.
Autor
Vaz, Gabriela Mendes da Rocha
Institución
Resumen
A bioimpressão tridimensional (3D) é uma estratégia de biofabricação provinda da manufatura
aditiva que permite a construção de estruturas 3D a partir da deposição controlada camada a
camada de um volume determinado de biotintas. As biotintas são composições de biomateriais,
em geral biopolímeros que apresentam características diversas em relação a propriedades
reológicas como viscosidade, às quais é possível realizar a adição de células. Atualmente, na
bioimpressão 3D por extrusão, muito tem se desenvolvido e pesquisado em relação ao
aprimoramento das biotintas. Dentro desse contexto, surge o conceito de printabilidade que
agrupa diversos parâmetros para caracterização e estabelece uma forma macro de avaliar a
performance de uma biotinta em um processo de bioimpressão 3D. Na literatura, o conceito de
printabilidade, apesar de ser comumente empregado, considera diferentes aspectos variando de
trabalho a trabalho. Em geral, alguns parâmetros que são colocados como chaves no processo
são: design do constructo, composição da biotinta e parâmetros da bioimpressão 3D. Em relação
ao design do constructo, fatores como a orientação (vertical e horizontal), espaçamento
(tamanho de poros), altura da camada, diferentes padrões de preenchimento e modelos
computacionais que desafiem as biotintas de forma estrutural devem ser considerados a fim de
analisar a printabilidade. Biotintas compostas por combinações entre polímeros têm se
mostrado a escolha mais comum na área da biofabricação, uma vez que é possível combinar
características e, com isso, alcançar resultados melhores. Por fim, os parâmetros de
bioimpressão como calibre da agulha, pressão para extrusão e velocidade são também utilizados
para avaliar a printabilidade. A motivação comum dos processos de bioimpressão 3D são as
possíveis aplicações na medicina regenerativa e na engenharia tecidual, então, avaliar a
viabilidade celular e a citocompatibilidade se tornam necessárias. De modo geral, na literatura
existem diferentes abordagens para estabelecer a printabilidade e diferentes formas de
caracterização já foram testadas. O objetivo desse estudo foi estabelecer um processo de
caracterização da printabilidade de uma biotinta por meio de uma abordagem de design com o
desenvolvimento de modelos CAD (Computer Aided Design) e pela aplicação de modelos
matemáticos e estatísticos para otimização do processo de escolha de parâmetros. Os modelos
CAD foram desenvolvidos de modo que possibilitassem a caracterização de estruturas quanto
à forma após a bioimpressão. Uma sequência de modelos foi estabelecia de modo que em cada
etapa fosse possível analisar um aspecto importante em relação à manutenção de forma em
estruturas bioimpressas. Outros modelos foram criados como proposta de uma abordagem
diferente em relação ao design de estruturas para a bioimpressão. Quanto aos parâmetros de
bioimpressão, a otimização de três parâmetros (diâmetro da agulha, extrusion multiplier e
velocidade de impressão) por meio da Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) utilizando
o Composto Central foi conduzida em 4 bioimpressoras diferentes. A variável avaliada nessa
metodologia foi a largura do filamento extrusado em relação ao diâmetro da agulha utilizada.
A partir dos resultados, foi possível propor uma forma de acessar a printabilidade de modelos
CAD e, por meio da MSR, estabelecer a significância ou não dos parâmetros estudados em
relação à largura do filamento para cada bioimpressora, além de mostrar as variações entre
diferentes máquinas. Conclui-se que a caracterização da printabilidade de biotintas utilizadas
em processos de bioimpressão 3D tem se tornado uma etapa necessária quando se trata da
técnica e diferentes propostas de métodos foram sugeridas a fim de acessar a printabilidade de
uma biotinta nos processos de extrusão.