جوهر زیستی

جوهرهای زیستی موادی هستند که محیط ماتریکس خارج سلولی را شبیه سازی می کنند و به چسبیدن، تکثیر و تمایز سلولهای زنده کمک می کنند. جوهرهای زیستی می توانند در حین پروسهٔ تولید افزایشی ( additive manufacturing ) به شکل رشته ته نشین شوند و بنا به این قابلیت از بیومتریال های سنتی ای مانند :hydrogel، شبکهٔ پلیمری و داربست فومی متمایز می شوند. [ ۱] به علاوه، برخلاف موادی که در تولید افزایشی سنتی به کار برده می شوند از جمله پلیمرهای ترموپلاستیک، سرامیک ها و فلزات که به حلال های تند، روش های اتصال عرضی ( cross - linking ) و دمای بالا نیاز دارند تا پرینت شوند، جوهرهای زیستی را می توان در شرایط ملایم تری پردازش کرد. این شرایط ملایم برای حفظ سازگاری با سلول های زنده و جلوگیری از تخریب مولکول های زیست فعال و پروتئینها، ضروری است. جوهرهای زیستی از مواد زیستی هیدروژلی موجود اقتباس می شوند و از پلیمرهای طبیعی مشتق می شوند ازجمله ژلاتین، آلژینات، فیبرین، کیتوسان و هیالورونیک اسید که به شرایط پردازش آن ها حساس هستند. [ ۲] برخلاف مواد زیستی که در چاپ سه بعدی سنتی استفاده می شود، اتصالات زنجیره ای و تعاملات یونی که در جوهرهای زیستی شبیه هیدروژل وجود دارد[ ۳] بیشتر از دما بر حفظ شکل غلبه دارد ( در مقابل دما شکل خود را حفظ می کنند ) . منشأ طبیعی جوهرای زیستی موجب می شود که این مواد حاوی مقدار زیادی آب باشند و به شرایط سخت پردازش حساس باشند. [ ۴] بنابراین رشته های جوهرهای زیستی در دمای بدن انسان یا پایین تر و در شرایط ملایم تری ته نشین می شوند تا قابلیت چاپ شدن printability این مواد حفظ شود. تفاوت با مواد چاپ سه بعدی سنتی:
• در دمای بسیار پایین تری چاپ می شوند ( ۳۷ درجه سانتی گراد یا پایین تر )
• در شرایط ملایم تری اتصال عرضی پیدا می کنند
• منشأ طبیعی دارند
• زیست فعال
• قابلیت دستکاری سلولی
ترکیب و مواد شیمیایی به کار برده شده در جوهر زیستی اغلب از مواد زیستی بیومتریال موجود منشأ گرفته. به هر حال، این مواد زیستی هیدروژلی به طوری توسعه داده شده اند که به راحتی با پیپت برداشته شوند و در پلیت های مناسب و دیگر قالب ها جای بگیرند ( به شکل قالب در آیند ) . تغییر دادن ترکیب این مواد برای تشکیل فیلامنت ها ضروری است تا به شکل یک مادهٔ زیستی قابل چاپ درآیند. [ ۵] موادی که در چاپ سه بعدی سنتی به کار برده می شوند از جمله مواد ترموپلاستیک، به محض اینکه پرینت می شوند به حالت فیکس شده در می آیند اما جوهرهای زیستی یک سیستم پویا می باشند بنابراین که اغلب ساختار غیر کریستالی دارند و حاوی مقدار زیادی آب می باشند. [ ۶] درنهایت، قطر نازل و فشار چاپ باید در نظر گرفته شده و اندازه گیری شود تا در حین فرایند چاپ کردن میزان تنش برشی ( shear stress ) که به جوهر زیستی و سلول ها موجود در آن وارد می شود به حداقل برسد. نیروی برشی ( shear forces ) زیاد ممکن است باعث آسیب یا تخریب سلول ها شود و بر زیست پذیری آن ها اثر منفی بگذارد. ملاحظات مهم در قابلیت چاپ: