A journey from rheological properties of composite bioinks to successfully 3D printed bone scaffold

Cesta od reologických vlastností kompozitních bioinkoustů k úspěšnému 3D tištěnému kostnímu skafoldu

abstract

Czech

For 3D printing applications, the pastes must exhibit adequate viscosity to enable uninterrupted flow during printing at a pressure corresponding to the capabilities of the printer while maintaining stability throughout the printing period. The aim of this work was to characterize and describe the viscoelastic behavior of a wider range of bioinks and to find a connection between the viscoelastic behavior of the pastes, the printing parameters, and the visual appearance of the resulting scaffold. So far, five types of traps with different compositions have been characterized. Most were well-printable and showed a relatively stable viscosity for at least one hour. Moreover, the pastes exhibited varying degrees of partial elastic recovery. Nonetheless, the images of the resultant structures underscore the importance of considering this behavior, particularly when configuring the printing parameters. The knowledge obtained not only leads to the design of the most accurate shape of the resulting scaffold but can also significantly facilitate the development of new pastes by easier prediction of flow behavior based on knowledge of mutual interactions of individual paste components.

Pro aplikace 3D tisku musí pasty vykazovat přiměřenou viskozitu, aby umožnily nepřerušovaný tok během tisku při tlaku odpovídajícím možnostem tiskárny při zachování stability po celou dobu tisku. Cílem této práce bylo charakterizovat a popsat viskoelastické chování širší škály bioinkoustu a najít souvislost mezi viskoelastickým chováním past, parametry tisku a vizuálním vzhledem výsledného skafoldu. Dosud bylo charakterizováno pět typů past s různým složením. Většina byla dobře tisknutelná a vykazovala relativně stabilní viskozitu po dobu alespoň jedné hodiny. Kromě toho pasty vykazovaly různé stupně částečné elastické obnovy. Obrázky výsledných struktur však podtrhují důležitost zohlednění tohoto chování, zejména při konfiguraci parametrů tisku. Získané poznatky vedou nejen k návrhu co nejpřesnějšího tvaru výsledného skafoldu, ale mohou také významně usnadnit vývoj nových past snadnější predikcí chování toku na základě znalosti vzájemných interakcí jednotlivých složek pasty.

low-temperature 3D printing, resorbable bone cement, rheology, viscoelastic bahavior

nízkoteplotní 3D tisk, vstřebatelný kostní cement, reologie, viskoelastické chování

HLINÁKOVÁ, K.; MENČÍK, P.; RASZKOVÁ, A.; LYSÁKOVÁ, K.; ÖRLYGSSON, G.; CHUEN HOW, N.; VOJTOVÁ, L.

25. 4. 2024

Praha

978-80-01-07293-6

Bioimplantologie a regenerativní medicína 2024

1. elektronické

32

33

59

https://921c88450d.clvaw-cdnwnd.com/17e12706bb26b88046060a8921d16f31/200000499-73ed673ed8/bioimplantologie_2024_sbornik.pdf?ph=921c88450d