3D bioprinting per la vascolarizzazione di scaffold in idrogelo mediante network sacrificali

The vascularization of artificial tissues is one of the major challenges of tissue engineering. 3D Bioprinting technologies allow for the controlled deposition of cells and biomaterials, enabling the fabrication of complex structures, as vascularized tissues. This thesis describes the methodology for the realization of a hydrogel-based vascularized scaffold, via a multi-material 3D bioprinting technology. Preliminary to the realization of the construct, the composition of the scaffold, constituted by a blend of alginate and gelatine, was optimized and the printing parameters identified. Next, the hydrogel was characterized via swelling and degradation tests. The final product was obtained printing sequentially the hydrogel and the sacrificial ink (Pluronic 127), necessary for the formation of vascular channels. Finally, the vascular network was obtained removing the sacrificial material by a thermic process. This technique allowed obtaining a scaffold provided with a regular network of functional vascular micro-channels.

La vascolarizzazione di tessuti ingegnerizzati è una delle principali sfide dell’ingegneria dei tessuti. Le tecniche di 3D Bioprinting permettono la deposizione controllata di biomateriale e cellule per la fabbricazione di tessuti dall’architettura e composizione complessa, come i tessuti vascolarizzati. In questa tesi viene descritto il metodo per la realizzazione di un costrutto in idrogelo vascolarizzato mediante tecnologia di multi-material 3D bioprinting. Preliminarmente alla realizzazione del costrutto, è stata ottimizzata la composizione dello scaffold, consistente in un blend di alginato e gelatina, e sono stati definiti i parametri stampa. Successivamente, l’idrogelo è stato caratterizzato tramite prove di swelling e di degradazione. Il costrutto finale è stato ottenuto tramite un processo di stampaggio sequenziale dell’idrogelo e di un materiale sacrificale (Pluronic F127), necessario alla formazione dei canali vascolari. Infine, la rete vascolare è stata ottenuta rimuovendo il materiale sacrificale per via di un processo termico. Questa tecnica ha permesso di ottenere un costrutto con una rete di micro-canali vascolari regolari a funzionali.