Биомеханический критерий выбора щадящего режима экструзионной биопечати клеточно-насыщенных гидрогелей

Воробьева С.Е., Голованов И.Ю., Шумова Н.В.

МИРЭА – Российский технологический университет, Москва

Даянова Д.Д.

Московский политехнический университет, Москва

Ключевые слова: трехмерная биопечать, биомеханика клетки, биочернила, гидрогель, экструзия, напряжение сдвига, реология, сопло.

Аннотация. Предложен аналитический критерий предварительного выбора щадящего режима экструзионной трехмерной биопечати клеточно-насыщенных гидрогелей. Модель объединяет реологическое описание биочернил уравнением Гершеля-Балкли, распределение касательных напряжений в цилиндрическом участке сопла и биомеханический критерий деформации клетки на основе капиллярного числа. Получены выражения для предельного объемного расхода, перепада давления и скорости перемещения печатающей головки. Выполнен расчетный анализ влияния диаметра сопла, радиуса клетки и эффективного поверхностного модуля клеточной оболочки. Подход предназначен для сокращения области экспериментального поиска печатного окна и не заменяет валидацию жизнеспособности конкретной клеточно-материальной системы.