医疗和牙科

智能手机驱动的3D打印机解锁即时生物打印

研究人员奥塔哥基督城大学哈佛医学院开发了一种基于智能手机的DLP 3D打印机,旨在改善分布式医疗制造的可及性。

使用智能手机供电的投影仪,该团队称其超便携式打印机能够将细胞载客生物墨水聚合成“复杂的组织类似物”。科学家们甚至创建了一个伴随的应用程序,它允许用户3D扫描伤口,并部署所产生的数据以根据需要创造患者特定的组织,贷款机器最终使用临床电位。

“[我们的系统]有多种应用,包括组织的3D打印,用于可能的植入和再生,原位印刷,并与我们的扫描仪应用程序的联合使用直接印刷到伤口上,”Yu Shrike Zhang,其中一项研究的作者解释说。“这些只是几个可能性,但可能有更多的地方。”

研究人员的手机供电3D打印机的图表和照片。
研究人员声称其智能手机供电系统具有潜在的原位3D生物监测功能。通过高级材料杂志的图像。

口袋大小的DLP打印

在业内,3D生物打印越来越被视为一个潜在的有利可图的商业机会,但许多机器本身就有很大的足迹。虽然这对那些寻求扩大实验规模的研究人员来说可能是理想的,但当涉及到在资源有限或在医院或手术室等护理点使用生物打印机时,它可能是一个限制因素。

According to the scientists, a lack of accessible 3D bioprinting software is also one of the main reasons that the technology hasn’t been widely adopted, thus given the growing popularity and adaptability of desktop 3D printers, they say “there’s an urgent need” for a portable, modular and easy-to-program system.

为了满足这种感知需求,该团队利用了现代智能手机的计算能力和成像功能,作为微小DLP 3D打印机的接口。采用迷你电机,平台,增值税,光学系统和投影仪,研究人员的原型测量只需10厘米x 20厘米x 20厘米,而其增值税面积为3.14厘米2这使得机器体积小,但如果需要,也可以进行扩展。

例如,该系统的镜片可以更换,以实现不同的放大倍数和光强度,而其缸是可调的,提供了在多个长度尺度上的灵活性。理论上,打印机的工作原理是将投影仪捕捉到的图案从光学镜子上偏转到凸透镜上,然后放入73毫米外的缸中,将材料聚合成预先设定好的形状。

但是,在将这一概念放入实践之前,科学家需要为其机器创建一个接口。为此,他们开发了一个“自动控制系统”或移动应用程序,能够使用蓝牙将指令发送到其打印机的微控制器。生成的软件甚至包括模型切片和模式调整功能,以及可调的打印参数设置。

研究人员微型DLP 3D打印机的GIF。
研究人员的微型DLP 3D打印机(左)和应用程序(右)行动。GIF通过高级材料,EZ GIF。

进入护理点

为了评估他们新的微型机器的全部性能,研究人员首先用它来3D打印一个光电中心树脂,然后转移到更先进的细胞负载结构。在最初的测试中,该系统展示了产生具有复杂内部结构的陀螺形状以及几个微型“纪念碑”的能力,根据复杂性,时间范围为9-12分钟。

与实现的准确性水平相比佩诺利亚商业的Moai SLA 3D打印机,由团队机器生产的模型证明了很大的精确性,实现了大约23μm的分辨率。然而,科学家们也发现他们的系统速度快34倍,更便宜地建造,从而进一步调整,他们说它保留了更快速,经济高效的替代方案的潜力。

已经建立了其设备的速度和准确性,该团队最终测试了其生物相容性,在评估其原位能力之前通过直接印刷到一块上的原位能力之前将其载荷的钉沉入鼻子,耳,肾,心脏和脑形状。porcine muscle, treating an ‘injury’ created by the scientists for experimental purposes.

虽然对这个勇敢的机器来说,复制人类大脑复杂的外部特征很困难,但它确实成功地闭合了测试对象的“伤口”,将细胞存活率维持在98%。因此,研究人员认为他们的系统是“未来活体生物打印的一项可行技术”,其定制应用程序使其成为医疗行业新手特别容易使用的工具。

研究小组在论文中总结道:“我们合理地预见了智能手机支持的便携式DLP打印机在医学、生物医学、家庭和教育等各个领域的巨大潜力。”“这款打印机也被证明适用于资源有限的环境,特别是通过使用3D物体扫描应用程序,这将最小化进行CAD所需的知识。”

研究人员的3D印刷植入物沿着原位生物印刷样本。
在测试中,研究人员3D打印了植入物,并直接打印在猪肉标本上(如图)。照片通过先进材料杂志。

联合进步

由于其令人印象深刻的处理能力,现代智能手机越来越被证明是实验性微型3D打印机的理想基础。就在去年,光民行业推出了智能手机运营的Lumibee,通过它旨在挑战制造商社区以创造自己的树脂机器。

同样,回到2016年,ono.推出了一名球员来资助它被称为的东西第一个智能手机3D打印机,'一个月内筹集超过230万美元。然而,自从该项目转向南方以来,本月早些时候,该公司终于拔了插头,从口袋里留出了数千个,没有机器。

在其他地方,智能手机也已连接到3D印刷医疗设备,作为优化其性能的手段。韩国科学家团队开发了一个新型低成本适配器这就把手机变成了声带疾病的诊断工具,而丽都大学研究人员有3D打印了剪辑滤镜,这使得移动摄像机能够用于远程医疗检查。

研究人员的调查结果在题为“支持智能手机的便携式数字光处理3D打印机。“

该研究是由Wanlu Li,Mian Wang,Luis Santiago Mille,Juan Antonio Robledo Lara,ValentínHuerta,Tlalli UribeVelázquez,冯成,洪斌李,嘉兴龚,特里·清,卡罗林A.墨菲,Ami Lesha,Ami Lesha,ShabirHassan, Tim B. F. Woodfield, Khoon S. Lim, and Yu Shrike Zhang.

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特色图片显示了研究人员的智能手机供电DLP 3D打印机的图。通过高级材料杂志的图像。