3D printing of gelatin-norbornene hydrogels

Photocrosslinkable gelatin hydrogels are excellent materials for use in 3D printing applications. In the present thesis work. Gelatin-norbornene (GelNB) was synthesized to undergo a thiol-ene photo-click crosslinking reaction. Extrusion printing, Digital Light Processing (DLP) and 2-Photon Polymerization (2PP) technologies were considered to print simple structures. For extrusion printing and DLP, printing was done directly on the platform. For 2PP, printing was performed in a microfluidic chip. In this thesis work, three GelNB concentrations were considered (5, 10 and 15w/v%). These solutions were used for subsequent characterization and printing. For extrusion printing, cylindrical samples of GelNB were printed for mechanical property tests. For DLP, after several attempts, the chosen model was not obtained. In contrast for 2PP, concentration of 15% printed the expected GelNB channels in the microfluidic chip. Compared with earlier reported gelatin derivatives (e.g., gelatin-methacryloyl), GelNB exhibits good processing capabilities in terms of two-photon polymerization.

Gli idrogel di gelatina fotoreticolabili sono materiali eccellenti da utilizzare nelle applicazioni di stampa 3D. Nel presente lavoro di tesi. La gelatina-norbornene (GelNB) è stata sintetizzata per essere sottoposta a una reazione di reticolazione foto-click tiolo-ene. Per stampare strutture semplici sono state prese in considerazione le tecnologie di stampa per estrusione, Digital Light Processing (DLP) e polimerizzazione a 2 fotoni (2PP). Per la stampa per estrusione e la DLP, la stampa è stata effettuata direttamente sulla piattaforma. Per la 2PP, la stampa è stata eseguita in un chip microfluidico. In questo lavoro di tesi sono state considerate tre concentrazioni di GelNB (5, 10 e 15w/v%). Queste soluzioni sono state utilizzate per la successiva caratterizzazione e stampa. Per la stampa per estrusione, sono stati stampati campioni cilindrici di GelNB per i test sulle proprietà meccaniche. Per il DLP, dopo diversi tentativi, non è stato possibile ottenere il modello prescelto. Per quanto riguarda il 2PP, invece, la concentrazione del 15% ha permesso di stampare i canali di GelNB previsti nel chip microfluidico. Rispetto ai derivati della gelatina riportati in precedenza (ad esempio, gelatina-metacrilica), il GelNB mostra buone capacità di lavorazione in termini di polimerizzazione a due fotoni.