Bioingegneria

La bioingegneria applica i concetti della biologia per risolvere i problemi del mondo reale nelle scienze della vita1. La sostituzione di organi o tessuti perduti o danneggiati è uno dei campi principali in cui l'ingegneria dei tessuti e la biofabbricazione sono strategie rilevanti2.

NETZSCH offre soluzioni per la caratterizzazione termica e reologica lungo la catena del valore, dalle materie prime ai tessuti e ai tessuti artificiali.

1Pavlovic, Bioengineering A Conceptual Approach, Springer, 2015, DOI 10.1007/978-3-319-10798-1
2Malda, J. et al., 25th Anniversary Article: Engineering Hydrogels for Biofabrication, Advanced Materials, 2013, https://doi.org/10.1002/adma.201302042

Materie prime (bioinchiostri, bioresine, colture cellulari)

stampa 3D di idrogeli di alginato:

  • Valutare la stampabilità degli idrogeli per la stampa 3D basata sull'estrusione
  • Studiare come il carico di farmaco influenza le proprietà reologiche degli idrogeli

Crioconservazione:

Caratterizzazione in tempo reale della gelificazione:

  • Studiare la gelificazione degli idrogel biopolimerici in tempo reale
  • Studio dell'effetto della variazione dell'ambiente chimico durante l'applicazione del taglio

Alcune delle sfide sopra elencate derivano dal complesso comportamento di flusso dei bioink e dei biomateriali multicomponente, in cui la risposta meccanica e l'ambiente chimico sono strettamente interconnessi.
Le tecniche reologiche avanzate, come la reodialisi, consentono di modificare in modo controllato la chimica del campione durante il taglio, permettendo di studiare i singoli contributi alla risposta reologica complessiva in condizioni di processo realistiche.

bioprinting 3D

Filatura elettrofibra:

  • Comprendere e prevedere il processo di elettrofilatura applicando la reologia
  • Ottimizzazione efficiente del processo basata sulla comprensione reologica

Convalida dei bioinchiostri per la calibrazione dei processi di biostampa 3D:

  • Coprono una gamma adeguatamente ampia di proprietà reologiche per il bioprinting 3D
  • Garantire processi di calibrazione robusti scegliendo materiali modello adeguati

Impalcatura

Denaturazione delle biomolecole:

  • Analizzare l'effetto della denaturazione sulle biomolecole
  • Applicare per i tappeti di fibre di sangue e collagene

Denaturazione di collagene e gelatina:

  • Studiare la denaturazione di componenti rilevanti negli idrogeli come il collagene o la gelatina

Controllo di qualità dei ponteggi:

  • Impronte termiche per il controllo della qualità con l'ausilio di DSC e TGA
  • Utilizzo delle transizioni caratteristiche e delle fasi di perdita di peso come parametri di controllo della qualità
  • Screening rapido per la coerenza tra i lotti
  • Preparazione del campione non distruttiva in molti casi

Coltivazione

Nei processi colturali, i sistemi biologici sono spesso molto sensibili ai cambiamenti dell'ambiente chimico circostante, soprattutto se sottoposti a Lo stressLa sollecitazione è definita come un livello di forza applicato su un campione con una sezione trasversale ben definita. (Sollecitazione = forza/area). I campioni con sezione trasversale circolare o rettangolare possono essere compressi o allungati. I materiali elastici come la gomma possono essere allungati fino a 5-10 volte la loro lunghezza originale.stress meccanico.

Per studiare l'evoluzione delle proprietà strutturali e reologiche in tali condizioni dinamiche, la reodialisi consente di modificare in situ la chimica del campione e di monitorare in tempo reale il comportamento viscoelastico sotto un taglio controllato.

Tessuto e tessuto artificiale

Calcificazione:

  • Rispondere alle domande sulle calcificazioni riguardanti la composizione e il grado dei vostri impianti o tessuti

Sangue artificiale:

  • Garantire un comportamento reologico comparabile del sangue artificiale rispetto al sangue intero umano
  • Utilizzare la comprensione reologica del sangue artificiale per lo sviluppo di dispositivi medici come stent e valvole cardiache

Pelle:

  • Studiare i cambiamenti legati all'età delle proprietà meccaniche della pelle con l'obiettivo della reologia di taglio

Rigenerazione del cervello ferito:

  • Studio della gelificazione dell'idrogel peptidico per la rigenerazione del cervello ferito
  • Applicare la reologia per la caratterizzazione dei gel

Alcune applicazioni legate ai tessuti coinvolgono materiali morbidi e altamente dinamici, le cui proprietà meccaniche evolvono in risposta a cambiamenti nella struttura o nell'ambiente chimico.

Per questi sistemi complessi, approcci reologici avanzati come la reodialisi consentono uno scambio chimico controllato durante la misurazione, fornendo una visione più approfondita della gelificazione e delle relazioni struttura-proprietà sotto un carico meccanico realistico.

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