La bioprinting tridimensional (3D) basada en extrusión ha permitido la fabricación de constructos complejos cargados de células; sin embargo, la selección de parámetros de proceso sigue siendo en gran medida empírica y específica del sistema. A medida que los flujos de trabajo de biofabricación escalan en complejidad y ambición translacional, la optimización por prueba y error limita cada vez más la reproducibilidad, la transferibilidad y la toma de decisiones informadas. En este trabajo, se propone un marco de diseño formal orientado a la optimización para estructurar la bioprinting basada en extrusión como un problema de diseño multivariable y con restricciones. En lugar de introducir un modelo predictivo específico del sistema, el marco organiza parámetros de proceso, descriptores de material, arquitectura de andamiaje y viabilidad biológica en una formulación unificada basada en funciones objetivo y restricciones admisibles. Se emplean relaciones de acoplamiento simbólico para hacer explícitas las dependencias de los parámetros, los compromisos y las interacciones de las restricciones sin imponer supuestos restrictivos sobre el comportamiento del material o la respuesta biológica. Se presenta un estudio de caso computacional demostrativo para ilustrar cómo el razonamiento predictivo cualitativo emerge a través del análisis del espacio de diseño impulsado por restricciones y consideraciones multi-objetivo. El marco revela cómo las regiones operativas factibles se moldean por limitaciones biológicas, mecánicas y de fabricación en competencia, enfatizando la selección de parámetros consciente de la robustez sobre la optimización aislada. El enfoque propuesto está destinado a ser una base metodológica transferible que apoye el razonamiento estructurado, la planificación experimental y la futura integración con modelos numéricos, herramientas basadas en datos y sistemas de biofabricación en bucle cerrado.
Kantaros et al. (Sun,) estudiaron esta pregunta.