De sleuteltechnologie in het bioprinten

De laagsgewijze productie van een driedimensionale structuur door extrusie is een van de bekendste procedés. Het gaat om een veelzijdige en kostenefficiënte methode waarmee een breed gamma aan bioinks, zoals hydrogels of synthetische bioharsen kan worden verwerkt. In vergelijking met nieuwere methodes is de resolutie echter beperkt (~100–200 µm) en de precieze omzetting van vele parameters afhankelijk. 
 

De bioinks van BIO INX^© voor het extrusiegebaseerd bioprinten vereenvoudigen deze methode enorm. Het gaat om ready-to-use bioinks die het betrouwbare printen met een hele reeks verschillende 3D-bioprinters mogelijk maken. Het portfolio omvat zowel synthetische alsook gelatinegebaseerde bioinks met geoptimaliseerde mechanische eigenschappen, die enerzijds het printen op zich vergemakkelijken en anderzijds voor meer precisie, robuustheid en flexibiliteit van het object zorgen. Hierdoor zijn de producten voor een reeks toepassingen in de Tissue Engineering inzetbaar – van zachte (bijv. vetweefsel) tot harde (bijv. kraakbeen) weefsels.

Precieze 3D-structuren in een handomdraai

Volumetrisch bioprinten is een innovatieve tomografische printtechnologie waarbij met behulp van laserlicht een volledige 3D-structuur in een hydrogel wordt gemaakt en in één enkele stap wordt uitgehard. Deze methode onderscheidt zich door zijn hoge snelheid en bijzondere celvriendelijkheid. In tegenstelling tot het laagsgewijs printen minimaliseert de lichtgebaseerde techniek de mechanische belasting van de cellen. Steunstructuren zijn niet vereist en de lichtdosis blijft met minder dan 600 mJ/cm² uiterst gering. Op basis van de geminimaliseerde schuifspanning ligt de celviabiliteit bij het volumetrisch bioprinten boven 90 %.

READYGEL INX^© is een bioink die optimaal op de techniek van het volumetrisch bioprinten is afgestemd. Met zijn superieure biocompatibiliteit en een opslagmodulebereik van 10 tot 18 kPa maakt hij een materiaal met voldoende mechanische integriteit die de vorm behoudt en tegelijkertijd geschikt is voor een hele reeks toepassingen met zachte delen. Het printen in enkele seconden brengt ons een stap dichter bij de visie om weefsel op maat uit lichaamseigen cellen direct in de operatiekamer te maken.

Gel-MA-gebaseerde hydrogel

• Minimale schuifspanning op cellen
• Voor celinkapseling & celkolonisatie
• High Speed printing (5 – 10 s)

Hoge resolutie gecombineerd met snelheid

Het printen met behulp van de digitale lichtprojectie is een procedé dat uit de stereolithografie (SLA) werd geadapteerd en eveneens is gebaseerd op de uitharding van bioharsen door middel van licht. In tegenstelling tot het biometrische bioprinten, waarbij de structuur in één enkele stap wordt uitgehard, gebeurt het printen hier laagsgewijs. Door de miljoenen lichtpunten die op een niveau worden geprojecteerd, kunnen heel precieze en gedetailleerde 3D-structuren worden gemaakt, waarbij de resolutie tot <100 µm bereikt. Naast de hoge resolutie en de snelheid maakt het laagsgewijs printen met licht verschillende stijfheden binnen een structuur mogelijk, die door lichtintensiteit en belichtingsduur kunnen worden gestuurd. Dit maakt het DLP-bioprinten voor heel wat weefsels geschikt.

DEGRES INX^© combineert hoge resolutie, biologische afbreekbaarheid en een uniek vormgeheugengedrag, dat bij lichaamstemperatuur een gerichte vormwissel mogelijk maakt. Deze eigenschap zou de minimaal invasieve chirurgie kunnen vergemakkelijken. Bovendien maakt de hoge breukrek van max. 350 % de productie van uiterst flexibele en aanpasbare structuren mogelijk. In vergelijking hiermee maakt de op gelatine gebaseerde DLP-bioink BIORES INX^© een optimale celinteractiviteit en het printen bij kamertemperatuur mogelijk.

Biologisch afbreekbaar polycaprolacton

• Hoge elasticiteit & flexibiliteit
• Uniek vormgeheugengedrag
• Snelheid & hoge resolutie

Gel-MA-gebaseerde hydrogel

• Printen bij kamertemperatuur
• Snelheid & hoge resolutie
• Celinteractief

Hoogste resolutie die ooit werd bereikt

De tweefotonpolymerisatie (2PP), ook bekend als multifotonlithografie (MPL) is gebaseerd op de simultane absorptie van twee fotonen door een lichtgevoelige fotoresine. Deze methode gebruikt licht met lage energie, waardoor uitsluitend atomen of moleculen van de fotoresine uitharden die twee fotonen absorberen en daardoor in een energetisch hogere toestand overgaan. Om dit mechanisme mogelijk te maken, is een hoge lichtintensiteit nodig die in dit geval alleen in het gefocusseerde bereik van een pulserende laserstraal wordt gegenereerd. Op die manier vindt de uitharding van de fotoresine uitsluitend in het focaalvolume plaats, wat een resolutie van minder dan 200 nm en een oppervlakteruwheid van minder dan 5 nm mogelijk maakt. Het printen van dergelijke precieze structuren en gladde oppervlakken is vooral voor het bioprinten van groot belang doordat complexe systemen tot zelfs vasculaire vaten kunnen worden vervaardigd.

De bioprintingkits van BIO INX^© voor de multifotonenlithografie omvatten zowel synthetische en gelatinegebaseerde bioinks en hebben moderne eigenschappen. Zo kon onder andere de tot nu toe hoogste resolutie bij het printen in aanwezigheid van cellen worden bereikt. Dankzij zijn veelzijdigheid, die zowel het micro- als het macrobereik omvat, zijn ze voor het printen van praktisch alle weefseltypes en organ-on-chip-toepassingen geschikt.

Gelatinegebaseerde hydrogel

• Heel hoge resolutie
• Voor celinkapseling & celkolonisatie

Biologisch afbreekbaar polyester

• Hoogste resolutie 
• Heel sterk en flexibel
• Gemakkelijk te verwerken (CURASOL^©)

Synthetische hydrogel

• Heel hoge resolutie 
• Heel robuust en flexibel
• Bioinert
• Organ-on-chip-toepassingen