レオメーターから3Dバイオプリンターへ：印刷中にバイオインクが実際にどのような状態にあるかを測定する

印刷可能なバイオインクは、実験室において最も扱いが難しい軟質材料の一つです。これらはせん断減粘を示し、変形し、復元し、その多くは加工中にゲル化します。回転レオメーターや毛細管レオメーターはこうした挙動を正確に記述しますが、測定ジオメトリ内の試料が、ノズルから排出される材料と同じ状態にあることはほとんどありません。 配合設計、レオロジー特性評価、印刷適性評価、および細胞生存率試験は、一般的には、別々の装置と別々の試料を用いて行われます。そのため、報告される生存率は、細胞が実際に受けた機械的負荷ではなく、装置の設定に左右されることになり、研究所間で結果を比較することが困難になります。

本ウェビナーでは、ルーベン・ゲリット・シェーリング博士とステファン・シュルーファー博士が、レオメーターから細胞に至る単一の測定チェーンを追跡します。 まず、回転レオメーターおよびキャピラリーレオメーターによって明らかになるバイオインクの挙動について解説し、微細ノズル内で材料が受けるせん断条件を定量化した後、インラインプロセス特性評価機能を統合した押出式バイオプリンティングプラットフォーム「Byte 1」を紹介します。 4つの独立して供給されるカートリッジ、交換可能な混合ジオメトリ、2つの独立した温度制御回路により、組成のプログラム設定やプリントヘッド内でのゲル化制御が可能になり、統合された圧力センサーとデュアルビューイメージングが、流れと印刷性を監視します。

事例データを用いて、わずか 4 種類のストック溶液から 100 種類以上の配合がどのように生成されたか、また、目詰まりや進行性のゲル化などの不安定性がどのように自動的に検出されるかを説明します。実行ごとにインラインの圧力、ノズルの形状、レオロジー挙動が把握されるため、壁面せん断応力やせん断履歴は推定値ではなく測定値となります。 これにより、実際に加えられた機械的負荷に基づいて細胞の生存率を評価することが可能となり、インクのゲル化に伴い印刷中にせん断応力が上昇するなど、オフラインでは把握できない影響も明らかになります。

本セッションでは、レオロジー特性評価、印刷、および生物学的結果を、3つの別々の実験ではなく、1つの測定可能なプロセスとして統合する方法をご紹介します。

特別ゲスト：
のルーベン・ゲリット・シェーリング博士およびステファン・シュルーファー博士
RevoBITs GmbH