DIY 3D生物打印機(jī)

描述

描述

3D 打印等增材制造技術(shù)是通過逐層添加特定材料，從 CAD 文件中獲取實(shí)物的制造過程（Haleem 等人，2019 年；Chen 等人，2020 年）。3D 打印取得了不斷進(jìn)步，導(dǎo)致了稱為 3D 生物打印的革命性領(lǐng)域的發(fā)展（Sanchez 等人，2020 年；Vanaei 等人，2021 年）。在這項(xiàng)研究中，我們正在介紹一種從現(xiàn)成的 3D 打印機(jī)轉(zhuǎn)換而來的低成本 DIY 3D 生物打印機(jī)的方法。后來，引入了 3D 生物打印策略，使用水凝膠中的天然聚合物混合物來生產(chǎn)簡單的支架。其次是它們?cè)卺t(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

為什么這個(gè)項(xiàng)目？

如今，組織工程是再生醫(yī)學(xué)中一個(gè)很有前途的領(lǐng)域。它是一種尖端工具，許多實(shí)驗(yàn)室都對(duì) 3D 細(xì)胞培養(yǎng)研究和技術(shù)感興趣。但是，此類研究的工具包并不便宜，大多數(shù)時(shí)候根本買不起。以市售的 3D 生物打印機(jī)為例，它們非常昂貴，價(jià)格從 10, 000-100, 000 美元不等，這對(duì)于許多新興科學(xué)實(shí)驗(yàn)室來說大多是負(fù)擔(dān)不起的。另一方面，開源社區(qū)在高科技領(lǐng)域非常豐富和信息豐富。因此，我們決定通過復(fù)制以前的 DIY 3D 生物打印機(jī)項(xiàng)目并通過添加我們的觸摸來簡化整個(gè)過程來增強(qiáng)它，以我們自己的努力為科學(xué)界做出貢獻(xiàn)。換句話說，

它是如何工作的？

我們從組裝開源 Prusa I3 開始，最后用兩個(gè) FDM 打印的蠕動(dòng)泵和 DLP 打印的雙注射器噴嘴更換了原始的 I3 擠出機(jī)和熱端噴嘴。

1- Prusa I3 組裝

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1 / 3 ?圖 1. 顯示 Prusa I3 的 3D 插圖、分解圖和組裝圖。

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2-蠕動(dòng)泵設(shè)計(jì)與制造

該泵是使用 PLA 白絲和“Creality Ender 3 V2”FDM 打印機(jī)打印的。車輪部件已全部打印到位以避免任何進(jìn)一步的組裝（所有設(shè)計(jì)都包含在下面）

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1 / 3 ?圖 4. 蠕動(dòng)泵設(shè)計(jì) CAD 文件

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3-使用 DLP 3D 打印機(jī)制造噴嘴

使用 DLP-LCD 打印機(jī)“Anycubic Photon S”和 PLA+ 透明樹脂制造的冷噴嘴，以提高分辨率并避免打印部分出現(xiàn)任何間隙。（所有設(shè)計(jì)都包含在下面）。使用 IPA 清洗打印部件，并使用 UV-LED 進(jìn)行打印后固化。

圖 6. 雙擠出機(jī) 3D 生物打印機(jī)冷噴嘴的 CAD 設(shè)計(jì)

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4-生物打印機(jī)組件

通過更換擠出機(jī)和噴嘴，然后從主板（床和噴嘴）上移除加熱區(qū)域的所有連接來組裝生物打印機(jī)。還 3D 打印了用于水凝膠瓶的提籃。冷噴嘴的支架也是 3D 打印的。為 BL-touch 傳感器制造了另一個(gè)載體，以重新定位傳感器并將其固定在印刷床的一側(cè)，以避免與擠出的水凝膠發(fā)生任何碰撞。（下面包含所有 CAD 文件）

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1 / 4 ?圖。組裝好的 3D 生物打印機(jī)的插圖

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4- Marline 固件修改

我們調(diào)整了 Marline 軟件以滿足我們對(duì)雙擠壓 3D 打印機(jī)的要求，并避免了任何加熱區(qū)域（噴嘴或床）。所有加熱器都已與原始 Prusa I3 硬件上的主板斷開連接。（下面包含軟件包，還有GitHub源碼鏈接）

5-水凝膠制備

使用海藻酸鈉和明膠之間不同濃度的混合物制備水凝膠。在玻璃培養(yǎng)皿上使用 5ml 注射器測試水凝膠。交聯(lián)是使用 300mM 氯化鈣完成的。通過在水凝膠膜上噴涂來添加氯化鈣。最佳濃度的水凝膠后來被用于 Bioprinter 擠出機(jī)。

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1 / 6 ?圖海藻酸鈉濃度。6%（0.3 英寸 5 毫升）含明膠濃縮液。2% (3.3毫升)

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6- Cura 切片器和G 代碼定制

Cura 切片器用于生成定制的 G 代碼（可從其官方網(wǎng)站https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura下載）。我們將擠出機(jī)流速控制為 200、150、100 和 50。流速 50 最適合我們的情況。打印速度調(diào)到最低到10，加熱區(qū)域全部調(diào)到零。

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7-案例研究

A。測試通過制造的蠕動(dòng)泵的細(xì)胞活力。

==（進(jìn)行中，完整信息和圖像將在準(zhǔn)備就緒后添加）

b. 細(xì)胞系與水凝膠的整合

==（進(jìn)行中，完整信息和圖像將在準(zhǔn)備就緒后添加）

C。細(xì)胞系整合前后的活力分析

==（進(jìn)行中，完整信息和圖像將在準(zhǔn)備就緒后添加）

8.使用水凝膠打印 2D 和 3D 結(jié)構(gòu)（平面 3D 模型A）

使用上述水凝膠組合物打印出 3D 模型平面。

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1 / 5 ?圖水凝膠 3D 打印第一層

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