3D bioprinting: a review of materials, processes and bioink properties

3D bioprinting is an addictive manufacture method for 3D scaffold engineering used as a 3D template for cell attachment, growth and subsequent tissue formation. In this method, the “inks” used for printing are made from biomaterials that can be formulated and printed with cells added before or after the process. One of the most used biomaterials for bioinks is hydrogel due to its high water composition, biocompatibility and tailorable properties that facilitate the 3D bioprinting process and provide favorable extracellular environment for cell functions. The 3D bioprinting techniques are divided into extrusion, inkjet and laser-assisted printing, each requiring specific rheologic properties for a satisfactory printing process. One of the biggest challenges in 3D bioprinting is its optimization, which depends on 3D structural complexity, materials’ properties and bioink development for the “bioprinting window”. This work aims to review the state of the art of hydrogels’ most common classifications and materials, the physics of each bioprinting technique and the properties affecting printability and cell viability.Bioimpressão 3D é um método de manufatura aditiva para engenharia de scaffolds usados como modelos para adesão celular, crescimento celular e subsequente formação de tecidos. Nesse método, as “tintas” utilizadas para impressão são biomateriais que podem ser formulados e impressos com a adição de células antes ou ao final do processo. Um dos biomateriais mais utilizados para biotintas é o hidrogel devido à sua alta composição de água, biocompatibilidade e às suas propriedades adaptáveis que facilitam o processo de bioimpressão 3D e fornecem ambientes extracelulares favoráveis para várias funções celulares. A bioimpressão 3D pode ser dividida em técnicas baseadas em extrusão, jato de tinta ou impressão assistida a laser, cada uma com requerimentos específicos de propriedades reológicas para que o processo seja feito de maneira satisfatória. Um dos maiores desafios na bioimpressão 3D é sua otimização, que depende da complexidade da estrutura 3D, das propriedades dos materiais e do desenvolvimento da biotinta para a “janela de bioimpressão”. Este trabalho pretende revisar o estado da arte das classificações e materiais componentes de hidrogéis, a física envolvida em técnicas de bioimpressão e as propriedades que afetam printabilidade e viabilidade celular