Vertical Pillar Extrusion Bioprinting: A Low-Cost Syringe System for Precise Printing of Viscous Bioinks

Das dreidimensionale Bioprinting ermöglicht die Herstellung weicher, biologisch relevanter Materialien für Anwendungen in der Gewebetechnik und Lebensmittelforschung. Das Einbetten von Druckmaterial in eine viskose Trägermatrix wird häufig zur Stabilisierung weicher Strukturen verwendet, unterliegt jedoch weiterhin Beschränkungen durch mechanische Störungen, die durch die Bewegung der Nadel während der schichtweisen Deposition verursacht werden. Diese Studie stellt einen vertikalen Extrusionsansatz vor, bei dem das Material entlang des Nadelabzugswegs aufgetragen wird, um diese Störungen zu minimieren. Ein kostengünstiger Drucker wurde in ein spritzenbetriebenes Extrusionssystem umgewandelt, das über maßgeschneiderte mechanische Komponenten und eine eigene Software-Pipeline verfügt, die zeitbewusste Werkzeugwege aus 3D-Modellschnitten generieren kann. Kalibrierungsroutinen und Hardware-Neukonstruktionen reduzierten Spiel, verzögerten Fluss und Restextrusion. Experimente mit Alginat- und Silikon-Tinten zeigten eine genaue Säulenbildung, verbesserte Ausrichtung und reproduzierbare Druckqualität. Die Ergebnisse etablieren die vertikale Säulenextrusion als einen gangbaren Weg zu präzisem, schichtunabhängigem Bioprinting in viskosen Medien und als flexible Grundlage für zukünftige mehrachsige und zellbasierte Systeme.