Carnegie Mellon Researchers Release Files dla Open Source DIY 3D Bioprinter

Innowacyjni naukowcy z Carnegie Mellon University (CMU) od dawna pracują nad trójwymiarowym bioprintingiem w celu wytworzenia tkanki, a zespół z wydziałów inżynierii materiałowej i inżynierii biomedycznej (BME) na uniwersytecie ostatnio opracował własne koszt bioprintera 3D, publikowanie projektów jako open source, aby każdy mógł go zbudować.

Naukowcy przeszli drogę DIY, używając drukowania 3D do modyfikacji standardowej drukarki 3D na komputer stacjonarny.

"Zasadniczo opracowaliśmy bioprinter, który można zbudować za mniej niż 500 USD, co, jak twierdzę, jest na poziomie równym z wieloma, które kosztują o wiele więcej pieniędzy. Większość biogramów trójwymiarowych zaczyna się od 10 000 $ do 20 000 $ - wyjaśnia MSE i profesor nadzwyczajny BME Adam Feinberg, który jest również członkiem uniwersyteckiej inicjatywy Bioengineered Organs. "Jest to znacznie tańsze i dostarczamy bardzo szczegółowe filmy instruktażowe. Chodzi o demokratyzację technologii i próbę przeniesienia jej w ręce coraz większej rzeszy ludzi. "

Dostępne komercyjne biografie 3D na rynku kosztują nawet 200 000 USD + i są zwykle również zastrzeżonymi, zamkniętymi maszynami źródłowymi, które mogą być trudne do modyfikacji . Jednak naukowcy z CMU stworzyli wytłaczarkową wytłaczarkę wielkogabarytową (LVE), którą można wykorzystać do modyfikacji dowolnej drukarki 3D w stylu FFF.

"Wytworzyliśmy wytłaczarkę z dużą pompą strzykawkową który działa z prawie każdą drukarką FDM (Open Fused Modeling Depending) ", powiedział Kira Pusch, niedawno absolwent programu licencjackiego MSE. "Oznacza to, że jest to niedroga i stosunkowo łatwa adaptacja dla osób, które używają drukarek 3D."

Pusch, stypendysta BME Thomas J. 'TJ' Hinton i Feinberg niedawno opublikowali artykuł zatytułowany " Wytłaczarka z dużymi objętościami strzykawek do drukarek 3D do komputerów stacjonarnych "w magazynie HardwareX, który zapewnia pełny zestaw instrukcji, od plików CAD i STL do potrzebnych narzędzi, do drukowania 3D i instalowania LVE na typowej komercyjnej drukarce 3D. Do celów swojej pracy zespół CMU zmodyfikował drukarkę PrintrBot Simple Metal 3D

Streszczenie brzmi: "Wytłaczarki pomp strzykawkowych są wymagane w szerokim zakresie aplikacji do druku 3D, w tym do druku biologicznego, drukowania osadzonego i drukowanie żywności. Jednak masa strzykawki staje się poważnym wyzwaniem dla większości platform drukujących, wymagającym kompromisu w szybkości, rozdzielczości i / lub objętości. Aby rozwiązać te problemy, opracowaliśmy wytłaczarkę dużych objętości strzykawek (LVE)jest kompatybilny z tanimi drukarkami 3D o otwartym kodzie źródłowym, a także demonstruje swoją wydajność na prostym metalu PrintrBot. Kluczowe aspekty LVE obejmują: (1) jest open source i kompatybilny ze sprzętem i oprogramowaniem open source, dzięki czemu jest niedrogi i szeroko dostępny dla społeczności druku 3D, (2) wykorzystuje standardową strzykawkę 60 ml jako zbiornik na atrament, efektywnie zwiększając objętość druku przeciętnego bioprintera, (3) jest zdolny do ruchów retrakcyjnych i szybkich oraz (4) może drukować płyny za pomocą dysz o średnicy nawet 100μm, umożliwiając druk złożonych kształtów / przedmiotów, gdy są używane w w połączeniu z metodą swobodnego odwracalnego osadzania metodą druku zawieszonego hydrożeli (FRESH) 3D. Wydajność drukowania LVE można wykazać, wykorzystując alginian jako modelowy atrament biomaterialny do wytwarzania parametrycznych modeli CAD i standardowych obiektów kalibracyjnych. "

Zespół demonstruje swój system w pracy przy użyciu zwykłego biomateriału alginianu i metody Freeform Reversible Osadzanie techniki Suspended Hydrogels (FRESH), która jest sygnaturą dla laboratorium Feinberga.

"Bioprinting był historycznie ograniczony, więc zasadniczo celem jest zwiększenie skali procesu bez poświęcania szczegółów i jakości druku - wyjaśnił Pusch.

Pusch, pierwszy autor artykułu, spędził trzy lata jako asystent asystenta w laboratorium, którego celem jest produkcja biomedycznych badań open source, które inni naukowcy mogą podjąć i rozwinąć na. Te dostępne badania, miejmy nadzieję, przyczynią się do rozpowszechnienia innowacji, aby - jak to ujął CMU - "zachęcać do szybkiego rozwoju technologii biomedycznych, aby ratować życie."

Feinberg powiedział: "Wyobrażamy to jako pierwsze wiele technologii, które przenosimy do środowiska open source, aby napędzać pole do przodu. Jest to coś, w co naprawdę wierzymy. "

Oprócz innowacyjnej LVE, kilka innych drukowanych części 3D zostało również użytych do modyfikacji Printrbot w biografie 3D. Podczas gdy LVE pomaga obniżyć koszty, daje również użytkownikom możliwość drukowania sztucznych tkanek ludzkich w wyższej rozdzielczości i na dużą skalę. To może następnie ustąpić miejsca eksperymentom z drukowaniem biomateriałów i płynów 3D.

"Zazwyczaj jest to kompromis, ponieważ gdy systemy dozują mniejsze ilości materiału, mamy większą kontrolę i możemy drukować małe przedmioty o wysokiej wartości. rozdzielczość, ale w miarę jak systemy stają się coraz większe, pojawiają się różne wyzwania, "Feinbergpowiedziany. "Bioprinter LVE 3-D pozwala nam drukować znacznie większe rusztowania tkanek, w skali całego ludzkiego serca, z wysoką jakością."