3D tisknutý kolagen I se zahrnutými kmenovými buňkami

Abstract

Vývoj umělých tkáňových náhrad je aktuálním trendem. Tato práce je zaměřena na použití technologií 3D biotisku a odlévání hydrogelu a srovnání jejich vhodnosti právě pro aplikace umělých tkáňových náhrad. V rámci práce byly zvoleny dva tvary pro nosič - válec a toroid o průměru 15 mm na kterých byly srovnány tvarové přesnosti obou metod. Jako materiál pro přípravu těchto nosičů byl použit prasečí kolagen typu I, do kterého byly inkorporovány prasečí kmenové buňky z tukové tkáně. Odlévací formy byly vytvořeny z elastické pryskyřice pomocí 3D tisku a CNC obráběného polykarbonátu. Pro 3D biotisk byly testovány rozdílné extruzní tlaky. Obě metody poskytují vhodnou metodu pro přípravu 3D nosičů. 3D biotisk poskytuje přesnější stabilitu a jednodušší přípravu, ovšem dochází k nehomogenitám rozprostření buněk jež je možné kompenzovat nastavením software pro tvorbu ovládacího kódu tiskárny.

Nowadays, the significance of research in the field of engineering artificial tissue replacements can hardly be overestimated. This work is focused on helping in developing a new type of artificial tissue replacements using 3D bioprinting technology and its comparison with molding technology. Comparison is performed through creating cylinder- and toroid-shaped structures 15mm in diameter from hydrogel that consists of Collagen I in various concentrations and Adipose Derived Stem Cells. Then, structural stability, precision, and cell layer homogeneity are evaluated and compared. The molds are created through 3D modeling in Autodesk Inventor and printed from elastic resin and CNC milled polycarbonate. For bioprinting process optimization several different extrusion pressures are tested. Results show that molding creates a more uniform cell distribution, but when optimized, bioprinting creates structures that have a better structural stability, precision control, and homogeneity.