Bioprinterele 3D bazate pe tehnologia extrudarii utilizeaza sisteme mecanice sau pneumatice care depoziteaza (prin extrudare sau pipetare) materiale, biomateriale sau celule in forma unui filament. Aceasta tehnologie este considerata cea mai convenabila tehnica pentru scalarea tesuturilor (realizarea unor tesuturi mai mari) si pentru procesul de fabricare a organelor,

Schematic, bioprintarea prin extrudare reprezinta o combinatie a unui sistem de dozare fluida numit Dispenser, cu un sistem automat de extrudare si scriere, numit Extrudor.

Dispenserul poate fi actionat pe baza mecanica (avand un surub ca forta motrica) sau pe baza pneumatica (prin piston) pentru a realiza dozarea fluida (pipetarea) celulelor sau biomaterialelor. Utilizarea Dispenserului in bioprintare permite lucrul cu o paleta extrem de larga de biocerneluri, de diferite tipuri si vascozitati, care pot fi dozate prin ajustarea presiunii si a supapei de dozare.

Sistemele Dispenser bazate pe dozare pneumatica asigura un control mai direct asupra fluxului de biocerneala prin duza iar cele bazate pe dozare mecanica (surub) pot da un control mai spatial al dozarii fiind benefice pentru dozarea biocernelurilor cu vascozitati mai mari. Dezavantajul dozarii mecanice este presiunea mai mare la dozare, avand efect daunator pentru celulele incarcate.

Extrudorul permite realizarea structurilor solide de suport numite schele (scaffolds) care au rolul de asigura forma tridimensionala si proprietatile mecanice ale tesutului artificial. In plus, scaffoldurile actioneaza precum grefele de transplant, facilitand aderarea celulelor si asigurand substratul necesar pentru proliferarea celulelor.

In timpul procesului de bioprintare, biocerneala este atent dozata sub controlul unui calculator si reticulata prin tehnologii UV, chimice sau termice, rezultand depunerea precisa a celulelor incapsulate in filamente cilindrice printate. Astfel prin depunerea continua a filamentului, bioprintarea prin extrudare asigura o integritate structurala mai buna a reprezentarii 3D, iar utilizarea unui program CAD permite printarea filamentului in forme 3D complexe, similare organelor sau tesuturilor biologice.

Avantaje ale tehnologiei extrudarii 3D in bioprintare:

  • permite procesarea mecanica, termica si chimica a biomaterialelor
  • permite multiple compozitii, – ofera bune proprietati mecanice
  • timpi rapizi de fabricare

Bioprintarea prin extrudare are cateva limitari precum:

  • pericolul de forfecare al celulelor la printare,
  • gama limitata de materiale (necesita incapsulare rapida a celulelor prin congelare)
  • acuratetea in bioprintarea celulara este mai scazuta

Utilizand totusi un bioprinter profesional ce permite controlul presiunii, al vitezei si asigura mediul steril necesar se pot evita intr-o oarecare masura aceste limitari.

Bioprintarea prin metoda extrudarii permite obtinerea unei rezolutie si acuratete medii, cu dimensiunea picaturii dozate intre 100 μm si 1 mm, iar acest lucru recomanda tehnologia pentru bioprintarea de hidrogeluri si agregate celulare, si mai putin pentru printarea celulelor in media.