Desarrollo de un sistema de bioimpresión para posicionar líneas celulares

Abstract

Actualmente, la bioimpresión por μ-extrusión es versátil y permite diferentes viscosidades de material, pero aún presenta problemas como su baja resolución y velocidad o el posible daño celular. Por este motivo, la presente tesis plantea el objetivo de mejorar la bioimpresión por $\mu$-extrusión para posicionar líneas celulares. Para ello, se ha diseñado y desarrollado una bioimpresora con sistema de pre-incubación y cabezal calefactado con cambio rápido de jeringa. Además, se ha estudiado el flujo de hidrogeles y la influencia de diferentes nozzles mediante simulación computacional. Los resultados muestran que el sistema de pre-incubación controla eficiente y rápidamente la temperatura y la humedad durante la bioimpresión. Tanto las simulaciones como un estudio experimental demuestran que es posible aumentar la velocidad de bioimpresión al usar un nozzle estándar de impresión 3D FDM sin aumentar las presiones internas, ni el estrés cortante durante la bioimpresión. En definitiva, estos scaffolds bioimpresos presentan una viabilidad celular tras ser cultivados superior al 80 %.

Currently, μ-extrusion bioprinting is versatile and allows a wide range of viscosities for materials, but it is still lack of high resolution and speed of printings further of possible cellular damage. For this reason, this thesis aims to improve current μ-extrusion bioprinting systems for positioning cell lines. Hence, a bioprinter consisted of a pre-incubation system and a piston-driven extrusion heated head with a quick syringe change system has been designed and developed. Furthermore, the hydrogel flow and the influence of several nozzles through computational simulation have been analysed. Results show that the pre-incubation system controls efficient and quickly both temperature and humidity during the bioprinting process. Additionally, both simulations and an experimental study demonstrate that is possible to speed up bioprinting using a standard FDM 3D printing nozzle without increasing inner pressure or shear stress of this process. Finally, these bioprinted scaffolds show a cell viability after being cultured higher of 80 %.