Bioimpressora 3D customizada para impressão de biotinta de nanocelulose e alginato carregada de células musculares

dc.creatorPatrícia Muniz de Oliveira
dc.date.accessioned2024-03-04T17:12:27Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:00:53Z
dc.date.available2024-03-04T17:12:27Z
dc.date.issued2023-12-13
dc.description.abstractThe increasing demand for tissue and organ transplants, the challenges and risks associated with autologous transplants, as well as the need for alternatives to obtain meat, fat, leather, and animal-free tissues, have driven significant scientific and industrial interest in biofabrication techniques. In recent years, extrusion-based 3D bioprinting has emerged as one of the most popular approaches for biofabrication. However, equipment and materials for the process still come at a high cost, which is a limitation for research applications. To overcome this issue, this work introduces an extrusion-based 3D bioprinter adapted from an existing conventional 3D printer. To transform it into a bioprinter, the plastic filament extruder system with the heating block was replaced by a mechanical extruder for hydrogels and bioinks, consisting of a piston driven by a screw. For prototype validation, CELLINK® Bioink loaded with C2C12 muscle cells was tested in a 3D bioprinting procedure. Experimental tests confirmed the viability of the process using the developed bioprinter and provided important insights into the morphology and proliferation of C2C12 muscle cells in bioinks composed of nanocellulose and alginate, with a noticeable increase in cell proliferation 14 days after bioprinting. Additionally, computational simulations were conducted to analyze the flow of inks and bioinks through the bioprinter’s extrusion nozzle and assess whether the generated shear stress compromises cell viability of the printed constructs.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/65129
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectBioengenharia
dc.subjectImpressão - Máquinas e acessórios
dc.subjectTintas
dc.subjectFluidodinâmica computacional
dc.subjectAlginatos
dc.subjectCelulose
dc.subjectCisalhamento
dc.subjectCélulas musculares
dc.subject.otherMáquinas e acessórios
dc.subject.otherBioimpressão 3D
dc.subject.otherBiotinta
dc.subject.otherAlginato
dc.subject.otherCelulose
dc.subject.otherFluidodinâmica computacional
dc.subject.otherTensão de cisalhamento
dc.subject.otherViabilidade celular
dc.subject.otherCélulas musculares
dc.titleBioimpressora 3D customizada para impressão de biotinta de nanocelulose e alginato carregada de células musculares
dc.title.alternativeCustomized 3D bioprinter applied for muscle cell-laden nanocellulose alginate bioink
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Eduardo Soudah Pietro
local.contributor.advisor-co1Luciana de Oliveira Andrade
local.contributor.advisor1Estevam Barbosa de Las Casas
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6740018257272418
local.contributor.referee1Dawidson Assis Gomes
local.contributor.referee1Rudolf Huebner
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0214296049654521
local.description.resumoA crescente demanda por transplantes de tecidos e órgãos, os desafios e riscos relacionados aos transplantes autólogos, bem como a necessidade de alternativas para obtenção de carne, gordura, couro e tecidos sem animais, têm impulsionado o interesse científico e industrial por técnicas de biofabricação. Nos últimos anos, a bioimpressão 3D baseada em extrusão tem emergido como uma das abordagens mais populares para biofabricação. No entanto, equipamentos e materiais para o processo de bioimpressão 3D ainda apresentam um custo elevado, o que representa uma limitação para aplicações em pesquisas. Para superar esse problema, este trabalho apresentao projeto, fabricação e teste de uma bioimpressora 3D baseada em extrusão adaptada a partir de uma impressora 3D convencional já existente. Para transformá-la em uma bioimpressora, o sistema extrusor de filamentos plásticos com o bloco aquecedor foi substituído por um extrusor mecânico de hidrogéis e biotintas, composto por um pistão movido por fuso. Para validação do protótipo, utilizou-se a formulação CELLINK® Bioink carregada de células musculares da linhagem C2C12 para procedimento de bioimpressão 3D. Os testes experimentais confirmaram a viabilidade do processo utilizando a bioimpressora desenvolvida e fornecem importantes informações quanto a morfologia e proliferação de células musculares C2C12 em biotintas compostas por nanocelulose e alginato, com evidente aumento na proliferação celular 14 dias após a bioimpressão. Além disso, foram realizadas simulações computacionais para analisar o escoamento das tintas e biotintas através do bico extrusor da bioimpressora e avaliar se a tensão gerada compromete a viabilidade celular das construções impressas.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4489-9524
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica

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