A rheological approach to assess the printability of thermosensitive chitosan-based biomaterial inks
Notice bibliographique
Résumé
Abstract For extrusion-based bioprinting, the inks must be printable and rapidly present sufficient mechanical properties to support additional layers and provide a cohesive, manipulable structure. Thermosensitive hydrogels may be interesting candidates. However, the use of these materials is particularly challenging, since their rheological properties evolve with time and temperature. In this work, a rheological approach to characterize the printability of chitosan-based thermosensitive inks was developed. The method consists of evaluating: (1) the gelation kinetic at room temperature and at 37 °C; (2) shear-thinning behavior to estimate the shear rate applied during printing as a function of printing parameters; and (3) the viscosity after shear removal (recovery test) to simulate behaviour after biomaterial deposition. Hydrogels containing 2 and 3% w v −1 chitosan, combined with different gelling agents (sodium hydrogen carbonate (SHC), phosphate buffer, beta-glycerophosphate (BGP)) were tested, and compared with alginate/gelatin bioink as controls. To correlate the rheological studies with real printing conditions, a 3D-Discovery bioprinter was used to print hydrogels and the visual aspect of the printed structure was observed. Unconfined compressive tests were carried out to study the impact of applied shear rate during printing on the mechanical properties of printed structures. All pre-hydrogel solutions presented shear-thinning properties. The recovery of viscosity was found to depend on the hydrogel formulation, as well as the level of shear rate and the state of gelation at the time of printing. Formulations made with SHC and phosphate buffer presented too rapid gelation and phase separation, leading to poor printing results. One particularly promising formulation composed of SHC and BGP, when printed at a shear rate of 140 s −1 , before its gelation time ( t g ⩽ 15 min), resulted in good printability and 3D structures with rigidity comparable with the alginate/gelatin bioink. The methodology introduced in this paper could be used to evaluate the printability of other time- and temperature-dependent biomaterial inks in the future.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».