• Foto-polimerizzazione
• in situ bioprinting
• gelatina metacrilata
• piattaforma robotica
• Photo-polymerization
• in situ bioprinting
• methacrylate gelatin
• robotic platform.

Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo e l’ottimizzazione di un sistema automatizzato per in situ bioprinting da integrare in una piattaforma robotica già esistente, in grado di operare foto-polimerizzazione del materiale estruso, in un singolo step, tramite l'ausilio di un dispositivo di generazione della luce. Tale sistema consente l'estrusione di gelatina metacrilata (GelMA) + fotoiniziatore (LAP) e la contemporanea esposizione alla luce. Sono state testate tre diverse concentrazioni di GelMA, rispettivamente di 10 - 7.5 - 5 % p/v, al fine di ottimizzare il processo di stampa ed ottenere un’adeguata morfologia del filamento estruso. La foto-polimerizzazione in situ avviene tramite l’accensione contemporanea di al massimo due LED a 405nm, in modo tale che la luce possa foto-polimerizzare il materiale già depositato (verso opposto alla direzione di stampa del braccio robotico). Sono stati effettuati test di bioprinting e di in situ bioprinting in diverse condizioni (distanza substrato-luce, velocità di stampa), al fine di fabbricare una struttura tridimensionale su superfici irregolari. Il grado di polimerizzazione delle diverse strutture è stato valutato mediante analisi dello swelling, mostrando risultati ottimali in tutte le condizioni testate.

This thesis work aims at the development and optimization of an automated system for in situ bioprinting to be integrated into an existing robotic platform, capable of operating photo-crosslinking of the extruded material, in a single step, using a light-generating device. This system allows the extrusion of methacrylate gelatin (GelMA) + photoinitiator (LAP) and simultaneous exposure to light. Three different concentrations of GelMA, 10 - 7.5 - 5 % w/v, respectively, were tested in order to optimize the printing process and obtain a suitable morphology of the extruded filament. In situ photo-crosslinking is performed by simultaneously turning on a maximum of two 405nm LEDs so that the light can photo-polymerize the already deposited material (opposite to the printing direction of the robotic arm). Bioprinting and in situ bioprinting tests were carried out under different conditions (substrate-light distance, printing speed) in order to fabricate a three-dimensional structure on irregular surfaces. The degree of polymerization of the different structures was evaluated by swelling analysis, showing optimal results under all conditions tested.