Propriedades reológicas de hidrogéis de gelatina afetados por taxas de resfriamento induzidas por fluxo e horizontalmente durante a impressão a frio 3D

A viscosidade relativamente baixa, com baixa resolução e fidelidade de forma, ainda torna o hidrogéis de gelatina macia um desafio para ser usado como tinta ou bio-tinta para impressão 3D, apesar de seu bom comportamento de cisalhamento e alto potencial em engenharia tecidual devido à sua biocompatibilidade e semelhanças com tecidos biológicos. Uma plataforma de resfriamento induzido horizontalmente foi assim proposta para acelerar a estabilização física de cada depósito impresso durante essa impressão em múltiplas camadas, acelerando sua transição de mudança de fase (gelificação), o que afetaria seu fluxo (cisalhamento) e resistência do gel (viscoelasticidade), permitindo assim que andames fossem criados com porosidades e geometrias mais precisas. Para verificar as propriedades físicas (transições sol-gel, ponto de gelificação, resistência do gel) e a cinética das soluções de gelatina (5 e 10% em peso) durante tais condições de impressão, a viscosidade e a reologia oscilatória como função de taxas de resfriamento/aquecimento cineticamente diferentes (5−48 °C/min) foram realizadas na faixa de 37 a 0 vs. -30 °C. A gelificação de gelatina a 10% em peso mostrou-se diminuir em 4 °C (para 18 °C) quando a placa foi resfriada a 0 °C, e a taxa de resfriamento foi alterada de 5 para 42 °C/min, o que aumentou sua viscosidade complexa (η*) em 485 Pa (para 1135 Pa) formando agregados de multi/tripla-hélices orientados na direção do fluxo, sendo confirmado com espectroscopia FTIR. A temperatura da placa inferior (-30 °C) não alterou significativamente a transição de gelificação das soluções, enquanto apenas aumentou a η* (de 43 para 470 Pa) dos hidrogéis a 5% em peso em menor velocidade de resfriamento (5−12 °C/min) formando agregados maiores e mais desordenados, imobilizados pela rápida cristalização do meio aquoso. Conclui-se que, além da concentração de gelatina, a velocidade de resfriamento tem um grande impacto na sua estabilização física, resultando em géis estruturalmente diferentes macromolecularmente, o que afetará a imprimibilidade, bem como proporcionará diferentes estruturas porosas.