Biotipărirea tridimensională (3D) este deja folosită pentru fabricarea de țesuturi funcționale vii. Deși în fază incipientă, aceasta tehnologie se dovedește promițătoare pentru fabricarea de țesuturi transplantabile sau pentru testarea tratamentelor personalizate. Progrese remarcabile ale acestei tehnologii apar și în cercetări fundamentale pentru tratarea cancerului. Spre exemplu, în cadrul proiectului DeLIMIT, cercetători din cadrul Universității de Medicină și Farmacie „Victor Babeș” și al Institutului OncoGen din Timișoara au fabricat cu succes modele tisulare 3D ale micromediului tumoral și le-au studiat evoluția. Cu toate acestea, biotipărirea 3D implică numeroase dificultăți, în special legate de programarea bioimprimantelor. Scrierea în limbajul G-code, folosit în mod tradițional pentru transmiterea comenzilor de tipărire, este dificilă și nu permite ajustarea sau scalarea facilă a geometriei constructelor. Prin urmare, acest proiect vizează dezvoltarea de programe Python capabile să genereze instrucțiuni G-code de tipărire a modelelor tumorale tisulare cu geometrie ajustabilă. În plus, aceste programe sunt validate experimental pentru optimizarea procesului de tipărire a unor modele tumorale toroidale sau triplu-stratificate care conțin celule SK-BR-3 (linie celulară cancer mamar) și fibroblaste peri-tumorale.

Obiectivul general al acestui proiect vizează dezvoltarea și validarea experimentală a unor pachete software scrise în limbajul Python pentru optimizarea geometriei și acurateței biotipăririi unor modele tisulare tumorale tridimensionale.

Obiectivele specifice:

1. Adaptarea codurilor G-code folosite pentru biotipărirea cu bioimprimanta Cellink  Inkredible (folosită in proiectul anterior DeLIMIT) pentru modelul Cellink Bio X. 
2. Dezvoltarea de programe Python pentru generarea de geometrii flexibile ale structurilor de modele tumorale toroidale și triplu-stratificate.
3. Optimizarea procesului de biotipărire 3D cu bioimprimanta Bio X.
4. Optimizarea programelor open-source destinate imprimantelor 3D clasice pentru a fi folosite in biotipărire 3D. Analiza comparativă a rezultatelor obținute cu acestea versus cele generate din programele dezvoltate în cadrul acestui proiect.
5. Biotipărirea și caracterizarea modelelor tumorale.

În cadrul acestui proiect au fost dezvoltate pachete software capabile să genereze instrucțiuni G-code pentru biotipărirea unor structuri toroidale și triplu-stratificate cu bioimprimanta Cellink BIO X (Figura 1). Constructele au fost analizate din punct de vedere al reproductibilității dimensiunilor și a formei (Figura 3) și dacă sunt în acord cu modelele digitale propuse (Figura 2). Programele dezvoltate au fost adaptate pentru a permite biotipărirea succesivă a structurilor pe plăci cu mai multe godeuri (Figura 4A). Pentru validarea metodologiei de fabricare a modelelor tisulare toroidale și triplu-stratificate, am tipărit cele două tipuri de constructe din hidrogeluri amestecate cu celule tumorale și peri-tumorale și am urmărit evoluția acestora in vitro (Figura 4B).

1. Bojin F, Robu A, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Arjoca S, Paunescu V. „3D bioprinting of model tissues that mimic the tumor microenvironment”, poster, 13th European Biophysics Conference (EBSA 2021), 24-28 iulie 2021, Viena, Austria
2. Bojin F, Robu A, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Arjoca S, Paunescu V. „3D bioprinting of model tissues that mimic the tumor microenvironment”, poster, International Conference on Biofabrication, 27-29 septembrie 2021, online event, Wollongong, Australia
3. Bojin F, Robu A, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Arjoca S, Paunescu V. „3D bioprinting of model tissues that mimic the tumor microenvironment”, poster, 1st Oncohub Conference, 13-15 octombrie 2021, online event, București, România
4. Bojin F, Arjoca S, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Paunescu V. „Biofabtication of tumor models that mimic the tumor microenvironment using extrusion bioprinting” – prezentare orală, Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (TERMIS) European Conference 2022, 26 iunie – 1 iulie 2022, Cracovia, Polonia
5. Arjoca S, Robu A, Bojin F, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Paunescu V. „Post-printing structure formation in bioprinted tissue constructs that mimic the tumor microenvironment” – prezentare orală, Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (TERMIS) European Conference 2022, 26 iunie – 1 iulie 2022, Cracovia, Polonia
6. Bojin F, Arjoca S, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Paunescu V. „Biofabrication of breast cancer models using extrusion bioprinting” – prezentare orală, 17th National Conference of Biophysics with International Participation (CNB2022), 23-25 septembrie 2022, Târgu Mureș, România
7. Arjoca S, Robu A, Bojin F, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Paunescu V. „Multicellurar self-organization in bioprinted models of tumor microevironment” – prezentare orală, 17th National Conference of Biophysics with International Participation (CNB2022), 23-25 septembrie 2022, Târgu Mureș, România

1. Bojin F, Robu A, Bejenariu MI, Ordodi V, Olteanu E, Cean A, Popescu R, Neagu M, Gavriliuc O, Neagu A, Paunescu V, 3D Bioprinting of Model Tissues That Mimic the Tumor Microenvironment. Micromachines 2021, 12, 535. https://doi.org/10.3390/mi12050535
2. Arjoca S, Robu A, Neagu M, Neagu A, Mathematical and computational models in spheroid-based biofabrication. Acta Biomaterialia 2023, 165, 125-139. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.07.024

1. Premiul „Proiectul de cercetare al anului” in competiția Romanian Healthcare Awards 2021, 10 decembrie 2021, București, România
2. Medalie de aur la Salonul de Inventică InventCor 2021, 16-18 decembrie 2021, Deva, România
3. Participare la Salonul de Inventică Pro Invent, 20-22 octombrie 2021, Cluj-Napoca, România