3-DIY:Udskrivning af din egen bioprinter

Forskere ved Carnegie Mellon University har udviklet en billig 3D-bioprinter ved at ændre en standard desktop 3D-printer, og de har frigivet banebrydende designs som open source, så alle kan bygge deres eget system. Forskerne — Materialer Science and Engineering (MSE) og Biomedical Engineering (BME) lektor Adam Feinberg, BME postdoktor TJ Hinton, og Kira Pusch, en nyuddannet kandidat fra MSE -uddannelsen - for nylig offentliggjort et papir i tidsskriftet HardwareX der indeholder komplette instruktioner til udskrivning og installation af den sprøjtebaserede, ekstruder med stor volumen (LVE) til at ændre enhver typisk, kommerciel plastprinter.

"Det vi har skabt, "siger Pusch, "er en sprøjtepumpeekstruder med stort volumen, der fungerer med næsten alle open source-fused-deponering-modelleringsprintere (FDM). Det betyder, at det er en billig og relativt let tilpasning for folk, der bruger 3D-printere."

Som forskerne forklarer i deres papir, "Sprøjtepumpeekstruder med stor volumen til desktop 3D -printere, "De fleste kommercielle 3D-bioprintere, der i øjeblikket er på markedet, varierer i pris fra $ 10, 000 til mere end $ 200, 000 og er typisk proprietære maskiner, lukket kilde, og svært at ændre.

"Grundlæggende, vi har udviklet en bioprinter, som du kan bygge for under $ 500, som jeg vil argumentere for, er i det mindste på niveau med mange, der koster langt flere penge, "siger Feinberg, som også er medlem af Bioengineered Organs Initiative i Carnegie Mellon. "De fleste 3D-bioprintere starter mellem $ 10K og $ 20K. Dette er betydeligt billigere, og vi leverer meget detaljerede instruktionsvideoer. Det handler virkelig om at demokratisere teknologi og forsøge at få den i flere menneskers hænder. "

Og ikke alene reducerer LVE omkostningerne, det giver også brugere mulighed for at udskrive kunstigt menneskeligt væv i større skala og ved højere opløsning, åbne døre for forskere, beslutningstagere, og fagfolk til at eksperimentere med 3D-udskrivning af biomaterialer og væsker.

"Normalt er der en afvejning, "forklarer Feinberg, "fordi når systemerne afgiver mindre mængder materiale, vi har mere kontrol og kan udskrive små genstande med høj opløsning, men efterhånden som systemer bliver større, opstår forskellige udfordringer. LVE 3-D bioprinter giver os mulighed for at udskrive meget større vævsstilladser, på skalaen af ​​et helt menneskehjerte, med høj kvalitet. "

"Bioprinting har historisk været begrænset i volumen, "tilføjer Pusch, "så i det væsentlige er målet bare at skalere processen uden at gå på kompromis med detaljer og kvalitet af printet."

Pusch, den første forfatter på papiret, var forskningsassistent i Feinbergs laboratorium i tre år i løbet af sin bachelorkarriere. I det tidsrum, hun modtog et International Summer Undergraduate Research Fellowship (iSURF) for at arbejde i Holland, og også interneret hos General Electric's Center for Additive Technology Advancement. Efter hendes eksamen fra Carnegie Mellon i december 2017, hun begyndte en forårspraktik på Formlabs i Boston og har siden accepteret en anden praktikstilling til sommeren på Blue Origin i Seattle. Pusch har også medforfatter til et andet papir i ACS Biomaterials Science &Engineering med Hinton, "3D -udskrivning PDMS -elastomer i et hydrofilt supportbad via Freeform Reversibel indlejring." Som forskningsassistent i Feinbergs laboratorium, Pusch kunne tidligt i sin akademiske karriere opleve anvendelse af sin forskning i den virkelige verden. Da hun blev spurgt om hendes oplevelse i Feinbergs laboratorium, Pusch understreger, hvor taknemmelig hun er for at have haft mulighed for at arbejde med sådanne støttende og strålende mentorer.

I deres papir, forskerne demonstrerede systemet ved hjælp af alginat, et almindeligt biomateriale til 3D-print, og ved hjælp af laboratoriets signatur Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) teknik.

Feinbergs laboratorium har til formål at producere biomedicinsk forskning med open source, som andre forskere kan udvide. Ved at gøre deres forskning bredt tilgængelig, Feinbergs laboratorium håber på at frø innovation bredt, at tilskynde til hurtig udvikling af biomedicinske teknologier for at redde liv.

"Vi forestiller os dette som den første af mange teknologier, vi skubber ind i open source -miljøet for at drive feltet fremad, "siger Feinberg." Det er noget, vi virkelig tror på. "