Печать человеческих органов при помощи биопринтера. Incredible биопринтер
Биопринтер | Oxygen Not Included Вики
Биопринтер
Отсюда появятся новые дубликанты, но, слава богу, они никогда не вернутся.Периодически создаёт новых дубликантов.
Материалы
Железная руда 2000 кг
Автоматизация
Нет
Потребление
Нет
Декор
+30 (6 клеток)
Биопринтер (Printing Pod) — главный объект на вашей базе. Он освещает небольшую область вокруг себя и прибавляет немного декора, но главной особенностью является создание новых дубликантов. Так же биопринтер можно выключить, чтобы новые дубликанты не создавались. Обвал также выключает принтер. Но из-за выключения биопринтера уровень декора немного снизится, так как биопринтер не будет освещать область вокруг себя.
Дубликанты появляются каждые 3 игровых цикла (каждые 30 минут) в количестве трёх человек, из которых вы можете выбрать одного, который присоединится к команде.
С выходом Outbreak Upgrade внешний вид биопринтера немного изменился. Справа на устройстве появился индикатор, наглядно показывающий время до появления следующего дубликанта.
С выходом Expressive Upgrade является одной из построек, которую можно осмотреть и тем самым открыть запись в энциклопедии.
Интересное
В Don't Starve Together есть скин на алхимический двигатель, основанный на внешнем виде биопринтера.
Галерея
История изменений
Альфа
- Добавление в игру
Outbreak Upgrade
- Изменение внешнего вида биопринтера: добавлен индикатор времени до появления нового дубликанта.
ru.oxygen-not-included.wikia.com
Images about #биопринтер tag on instagram
#высокие_технологии_медицины : Сердце из 3D принтера Идея сравнительно проста: из стволовых клеток пациента мы готовим «набор», необходимый для изготовления того или иного органа, затем берем «бумагу» – гидрогель, формируем капли чернил – клеточные сфероиды – и послойно печатаем нужный орган. Сфероиды слипаются и образуют ткань. Однако нужно понимать, что если просто напечатать орган из функциональных клеток, он очень быстро умрет – сами по себе клетки не будут получать кислород из крови. Поэтому органы нужно печатать сразу с сетью кровеносных сосудов. Это очень усложняет работу, требует и более сложной конструкции биопринтера, и специальных расчетов того, как правильно печатать сеть сосудов внутри органа. На биопринтерах уже сумели напечатать кожу, хрящи, сегменты сосудов, микрофрагменты ткани печени из трех типов клеток. Во всем мире идут работы по биопринтингу самых сложных органов – почки, печени, сердца. Постоянно появляются новости, что удалось вырастить то крошечные человеческие желудки, то микроскопическое бьющееся сердце. Возможно, эти технологии удастся соединить для большей эффективности производства человеческих «запчастей». В целом за последние полтора десятка лет регенеративная медицина очень далеко продвинулась. Так что в будущем вероятно, мы сможем при необходимости заменить себе любой орган на новый. Кроме мозга, который придется беречь и тренировать всю жизнь. #healthtourism #лечениезарубежом #медтуризм #medicaltreatment #биопринтер #сердце #bioprinter #heart #cardiology #transplantology #трансплантология #3дпринитер #3dprinting #newlife
www.picmog.com
Биопринтеры
 |
3D печать - это широко применяемое цифровое производство разнообразных пластиковых и металлических изделий. Хотя эта технология сама по себе уже может вызвать производственную революцию, гораздо более поразительно развитие биопринтеров.
Они искусственным способом создают живую ткань, накладывая живые клетки слой за слоем. В настоящее время все биопринтеры являются экспериментальными, тем не менее, в будущем они смогут произвести революцию в медицине.
Биопринтеры могут иметь разные конфигурации, но принцип работы один: они выводят клетки из печатающей головки, которая движется влево-вправо, вперед-назад, вверх- вниз, чтобы поместить клетки куда требуется. Таким образом, за несколько часов можно получить органический объект, который состоит из огромного количества очень тонких слоев.
В дополнение к выводу клеток, большинство биопринтеров также выводят растворимый гель для поддержки и защиты клеток во время печати.
Пионеры биопечати
Несколько экспериментальных биопринтеров уже было создано. Например, в 2002 году профессор Макото Накамура увидел, что капли чернил в стандартном струйном принтере имеют примерно такой же размер, как клетки человека. После этого он адаптировал технологии и в 2008 году создал рабочую модель биопринтера, которая осуществляет печать биотрубочек, похожих на кровеносные сосуды. Профессор Накамура надеется, что со временем можно будет буквально распечатывать внутренние органы, готовые к трансплантации.
Другим пионером в области биопечати является компания Organovo, которая была создана исследовательской группой под руководством профессора Габора Форгача (Gabor Forgacs) из университета Миссури. С марта 2008 года Organovo задалась целью создать технологии биопечати функционирующих кровеносных сосудов и сердечной ткани с помощью клеток, полученных из тканей цыпленка. Эта работа опирается на прототип биопринтера с тремя печатающими головками. Первые две головки выводят кардио- и эндотелиальные клетки, в то время как третья выделяет коллагеновую основу - так называемую “био-бумагу” - для поддержки клеток во время печати.
С 2008 года Organovo работала с компанией Invetech для создания коммерческих биопринтеров под названием NovoGen MMX. В этот биопринтер загружаются биочернильные сфероиды, наполненные десятками тысяч клеток. При печати NovoGen создает первый слой на био-бумаге, изготовленной из коллагена, желатина или других гидрогелей. Затем в него вводятся (впрыскиваются) биочернильные сфероиды. Слой добавляется за слоем до создания конечного объекта.
Удивительно, но природа берет свое, и биочернильные сфероиды медленно сливаются. После этого биобумага растворяется или удаляется другим способом, и в результате получается ткань или орган, напечатанный с помощью биопринтера.
Как продемонстрировала компания Organovo, при использовании процесса биопечати не обязательно печатать орган во всех деталях. Достаточно правильно расположить соответствующие клетки в ряды, а природа сама завершит работу. Этот процесс красноречиво свидетельствует о том, что клетки, содержащиеся в биочернильных сфероидах способны перестраиваться после печати. Например, экспериментальные сосуды были напечатаны с помощью биопринтера с использованием биочернильных сфероидов и состояли из совокупности тканей эндотелия, гладких мышц и фибробластов. После того, как они были выстроены (уложены в слои) головкой биопринтера, эндотелиальные клетки мигрировали внутрь созданных кровеносных сосудов, клетки гладкой мускулатуры двигались в середину, а фибробласты мигрировали наружу без дополнительного вмешательства.
Клетки более сложных тканей и органов, например, капилляров и других внутренних структур, после печати на биопринтере также самостоятельно принимают естественное положение. Этот процесс может показаться почти волшебным. Однако, как объясняет профессор Габор Форгач (Gabor Forgacs), он ничем не отличается от процесса, который происходит в клетках эмбриона, которые “знают”, как правильно расположиться и сформировать сложные органы. Природа развила эту удивительную способность за миллионы лет. Соответствующие типы клеток, оказавшись в нужных местах, каким-то образом знают, что им делать.
В декабре 2010 года компания Organovo создала при помощи биопринтера первые кровеносные сосуды с использованием клеток, полученных от одного донора. Компания также успешно имплантировала нервы, созданные при помощи биопринтера, крысам, а эксперименты по пересадке созданных таким методом тканей человеку запланированы на 2015 год. Тем не менее, ожидается, что первое коммерческое применение биопринтеров будет заключаться в производстве простых человеческих структурных тканей для токсикологических испытаний. Это позволит ученым тестировать лекарства на моделях печени и других органах, созданных на биопринтере, тем самым снижая потребность в экспериментах на животных.
Со временем, как только испытания на человеке будут завершены, Organovo надеется, что биопринтеры будут использовать для получения трансплантатов кровеносных сосудов и применяться в операциях по шунтированию сердца. Намерения компании включают масштабную разработку технологий создания тканей и органов “на заказ”. Для реализации этой задачи исследователи в настоящее время работают над созданием крошечных механических устройств, которые могут осуществлять искусственную тренировку и, следовательно, укреплять мышечные ткани, созданные на биопринтере, до имплантирования в тело пациента.
Organovo ожидает, что первым искусственно созданным человеческим органом станет почка, так как при трансплантации эти органы наиболее востребованы. Первые почки, созданные на биопринтере, не обязательно должны выглядеть и функционировать так же, как их природные аналоги. Главное, чтобы они очищали кровь от продуктов обмена.
Регенеративная основа и кости
Еще одна группа исследований, преследующая долговременную цель получения человеческих органов “на заказ”, создала биоплоттер Envisiontec Bioplotter. Как и NovoGen MMX компании Organovo, этот биоплоттер выводит биочернильные тканевые сфероиды и вспомогательные материалы, включающие поддерживающий гидрогель, коллаген, факторы роста. Помимо этого Envisontec также может печатать более широкий спектр биоматериалов - биоразлагаемые полимеры и биокерамику, которая может быть использована для поддержки и придания формы искусственным органам. Эти материалы, созданные на биопринтере, могут быть использованы даже в качестве заменителя костей.
Команда под руководством Джереми Мао в лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины Колумбийского университета (Tissue Engineering and Regenerative Medicine Lab) работает над применением биопринтеров для замены зубов и костей. В настоящее время экспериментально создана решетчатая 3D-конструкция в форме резца и имплантирована в челюстную кость крысы. Эта структура состоит из микроканалов, которые наполнены веществами, стимулирующими развитие стволовых клеток. Всего через девять недель после имплантации они вызвали рост периодонтальной связки и образование альвеолярного отростка. Со временем эти исследования могут дать людям возможность иметь новые зубы, созданные на биопринтере, или получить их путем стимуляции организма к образованию собственных новых зубов.
При проведении другого эксперимента команда Мао имплантировала решетчатую структуру, созданную на биопринтере, в район бедренной кости нескольким кроликам. И снова эта конструкция была насыщена факторами роста. Как сообщил медицинский журнал The Lancet, в течение четырех месяцев у всех кроликов образовались новые, полностью функциональные суставы вокруг этой решетки. Некоторые кролики даже начали передвигаться и переносить вес на свои новые суставы уже через несколько недель после операции. В следующем десятилетии люди, нуждающиеся в эндопротезировании, уже смогут получить новые тазобедренные суставы и другие кости, с��зданные с помощью технологии биопечати. Команда из Университета штата Вашингтон недавно сообщила о результатах четырех лет работы с использованием 3D-принтера для создания костеподобного материала, который в будущем может быть использован для восстановления поврежденных человеческих костей.
Биопечать In Situ
Вышеупомянутый научный прогресс со временем позволит получать в лабораториях органы с помощью биопринтеров из собственных клеток пациента, что может привести к революции в медицине. Тем не менее, другие исследователи пытались пойти дальше и разработать методы, позволяющие распечатать новую ткань или орган непосредственно на теле. В следующем десятилетии врачи получат возможность просканировать раны и нанести слои клеток для их быстрого заживления.
В настоящее время команда исследователей биопечати под руководством Энтони Алата (Anthony Alata) в Wake Forrest School of Medicine разработала принтер, создающий кожу. В начальных экспериментах они взяли 3D-сканы тестовых травм, нанесенных мышам, и использовали эти данные для управления головкой биопринтера, которая распыляет клетки кожи, коагулянты и коллаген на рану. Результаты этого эксперимента оказались также весьма многообещающими: заживление ран проходило всего за две - три недели (примерно пять-шесть недель - в контрольной группе).
Частичное финансирование проекта создания кожи с помощью биопринтера осуществляется американскими военными, которые добиваются развития биопечати in situ, чтобы лечить раны прямо в боевых условиях. В настоящее время работа все еще находится в фазе доклинических испытаний. Алата развивает технологии, экспериментируя на свиньях. Тем не менее, испытания на людях, пострадавших от ожогов, могут быть осуществлены в течение ближайших пяти лет.
Потенциал для использования биопринтеров для восстановления поврежденных тканей и органов нашего тела in situ просто колоссальный. Возможно уже в следующем десятилетии станет возможным создание роботизированной хирургической руки с наконечником в виде головки биопринтера, которая будет проникать в тело и осуществлять восстановление повреждений на клеточном уровне. Пациентам по-прежнему нужно будет отдыхать и восстанавливать силы в течение нескольких дней, пока созданный биопринтером материал полностью станет зрелой живой тканью. Тем не менее, большинство пациентов в перспективе смогут реабилитироваться после очень серьезной операции менее, чем за неделю.
Использование в косметологии
Также как и восстановление внутренних органов биопринтером через небольшой надрез на теле пациента, применение этой технологии имеет большие перспективы и в области косметологии. Например, мо��ут быть созданы биопринтеры для печати человеческих лиц. Они будут испарять существующие ткани и одновременно заменять их новыми клетками, создавая новое лицо по желанию самого пациента.
Даже упоминание о том, что клетки вашего лица медленно выжигают лазером и печатают на заказ наводит на мысли об ужасной пытке, которую никто никогда не захочет перенести. Однако, многие люди сегодня идут под нож, чтобы достичь гораздо меньшего косметического эффекта. Когда технология станет доступной для создания на биопринтере новых лиц, не говоря уже о принтерах, которые смогут напечатать новые мышцы без затрат времени на их тренировку, очень вероятно, что она будет востребована на рынке косметических услуг.
Материал подготовлен редакцией сайта Техножизнь на основе информации, полученной из открытых источников. Источники: www.organovo.com, www.envisiontec.de. Любое использование интернет-изданиями данного материала возможно только с указанием активной ссылки на сайт Техножизнь.
Читать также:
Все статьи раздела "Технологии"
mail.tech-life.org
3D биопринтер - Печать человеческих органов при помощи биопринтера
Не так давно в одном британском журнале была опубликована весьма захватывающая и сенсационная статья. В данной статье говорилось о биопринтерах, с помощью которых можно будет «напечатать» некоторые человеческие органы. В связи с этой статьей хирурги, занимающиеся пересадкой человеческих органов, надеются, что когда-нибудь наступит такое время, когда они смогут получить нужный им орган для пересадки по первому своему требованию.
В настоящее время пациент, которому нужна пересадка, может по нескольку месяцев, а то и лет ждать, когда для него найдется подходящий донорский орган. Но за это время может случиться непоправимое. К сожалению, не все доживают до того момента, когда находится подходящий донор. Но с помощью искусственных органов можно было бы значительно облегчить страдания пациентов и даже сохранить многие человеческие жизни. Теперь, когда до появления первого 3D биопринтера осталось совсем немного времени, данная возможность перестала быть мечтой и попала в разряд реальности.
Первый 3D биопринтер, стоимость которого около 200 тысяч долларов, был разработан двумя сотрудничающими компаниями – это компания «Organovo» из Сан-Диего, специализация которой регенеративная медицина, и компанией «Invetech», находящейся в Мельбурне и занимающейся машиностроением. Один из основателей компании регенеративной медицины Габор Форжак разработал специальный прототип для нового 3D принтера.
В скором времени первые рабочие образцы нового принтера будут доставлены некоторым исследовательским группам, которые также изучают методы создания искусственных органов. В данное время большая часть этой трудной и кропотливой работы выполняется вручную с использованием уже существующих устройств. По словам директора компании «Organovo» Кейта Мерфи вначале планируется создание только простых тканей, например, таких как мышцы, кожа, и маленькие участки различных кровеносных сосудов.
Однако после того как закончатся первые тестовые испытания образцов, начнется непосредственное производство кровеносных сосудов, которые в ходе операции заменят поврежденные сосуды для движения крови. После дальнейших исследований сразу можно будет приступить к производству более сложных органов. Интересно знать, что изготовленный компанией «Organovo» 3D биопринтер работает по тому же принципу, что и обычные 3D принтер, который в свою очередь работает так же, как и их «собратья» обычные струйные принтеры, но только в трехмерном виде.
Такие 3D принтеры распыляют крошечные полимерные капельки, которые в дальнейшем сплавляются вместе и образуют единую целостную структуру. Таким образом, получается, что за каждый свой проход специальная печатающая головка способна создавать на объекте маленькую линию из полимера. В результате такой работы предмет постепенно обретает свою окончательную форму. При помощи специальных «подмостков», которые сделаны из материалов растворимых в воде, создаются поддерживающие полости. После того, как задуманный объект будет полностью закончен, данные подмостки просто напросто смоются. Учеными-исследователями было обнаружено, что данный подход можно смело применить и к биологическим материалам.
К примеру, если расположить рядом друг с другом маленькие участки клеток, то они начнут между собой «сплавляться». Сегодня исследуется огромный ряд различных технологий, благодаря которым из отдельных клеток можно было бы создавать человеческие органы. Одной из таких технологий является технология увеличения мышечных клеток. Данная технология достигается путем использования маленьких машин.
Невзирая на то, что технология печати человеческих органов считается новой и только – только зарождается, некоторые ученые уже сейчас могут похвастаться своими примерами создания человеческих органов. Например, Энтони Атала совместно со своими коллегами из «Wake Forest Institute for Regenerative Medicine», что находится в Северной Калифорнии, в 2006 году создал мочевые пузыри для семи своих пациентов, которые прекрасно функционируют до сих пор. О том, как это было сделано, мы расскажем в следующий раз.
Хотелось бы отметить, что биопринтер от компании «Organovo» не нуждается в поддерживающей основе и в своей работе данный принтер использует только стволовые клетки костного мозга. Не безынтересно знать, что используя разные факторы роста, есть уникальная возможность получить любые другие клетки. Несколько тысяч таких клеток могут формироваться в крошечные капельки, диаметр которых около 100-500 микрон. Такие капли отлично сохраняют форму и прекрасно подходят для печати. Также в биопринтерах можно использовать и поддерживающие основания, и другие виды клеток. Например, клетки печени можно наносить сразу на уже сформированное основание, которое имеет форму нашей печени. Кроме того, новый биопринтер имеет весьма скромные габариты, благодаря которым его можно поставить в специальный биологический шкаф, чтобы обеспечить большую стерильность среды для печати органов.
Однако некоторые исследователи смотрят далеко вперед. По их мнению, в скором будущем могут появиться такие машины, которые смогут «напечатать» нужный орган прямо в человеческом теле. Эти слухи также подтверждает и доктор Энтони Атала. Так как именно он в данное время работает над принтером, который отсканировав определенные участки тела, где нужна пересадка кожи, сможет «напечатать» ее прямо на человеческом теле.
Кроме того, искусственные органы могут принимать различные формы, ну, по крайней мере, в самом начале. К примеру, искусственная почка, нужная для очищения крови, совсем не обязательно должна походить на ее реальную «сестру» или полностью повторять ее функционально.
Я думаю, что для людей, которые годами ждут донорские органы совсем не важно, как будут выглядеть их новые органы. Самое главное, чтобы они хорошо работали, а самочувствие людей улучшалось бы.
3dpmake.com
Печать человеческих органов при помощи биопринтера
Совсем недавно в британском журнале The Economist была опубликована захватывающая статья про биопринтер, который будет использоваться для печати человеческих органов!
Хирурги, которые занимаются пересадкой человеческих органов, надеются, что однажды они смогут по первому запросу получить все необходимые для пересадки органы. Сейчас пациент может провести несколько месяцев, а возможно и лет, в ожидании органа от подходящего пациента. На протяжении этого времени его состояние может ухудшиться. Он может даже умереть. Благодаря искусственным органам, можно было бы не только облегчить страдания пациентов, но и сохранить человеческие жизни. Теперь, с появлением первого коммерческого 3D биопринтера, эта возможность может стать реальностью.
Создание биопринтера
Принтер стоимостью 200.000$ был разработан в результате сотрудничества двух компаний: Organovo, которая находится в Сан Диего и специализируется на регенеративной медицине, и машиностроительной Invetech, расположенной в Мельбурне. Один из основателей Organovo, Габор Форжак, разработал прототип, на котором основан новый 3D принтер. Первые рабочие образцы принтера скоро будут доставлены исследовательским группам, которые, как и доктор Форжак, изучают способы создания искусственных тканей и органов. В настоящее время большая часть этой работы выполняется вручную, при помощи существующих устройств.
По словам Кейта Мерфи, директора Organovo, вначале будут создаваться только простые ткани, такие как кожа, мышцы и небольшие участки кровеносных сосудов. Однако, сразу после окончания испытания тестовых образцов, начнется производство кровеносных сосудов для операций, когда необходимо «прокладывать» новые сосуды для движения крови чтобы обойти поврежденные. После дальнейших исследований, можно будет производить более сложные органы. Поскольку машины способны печатать сети разветвленных сосудов, можно было бы, например, создавать сети кровеносных сосудов, необходимых для снабжения кровью таких искусственно произведенных органов как печень, почки, сердце.
История развития биопечати
3D биопринтер, произведенный компанией Organovo, использует тот же принцип действия что и «обычные» 3D принтеры. 3D принтеры работают аналогично с обычными струйными принтерами, но печатают модель в трехмерном виде. Такие принтеры распыляют капельки полимера, которые сплавляются вместе, после чего образуют единую структуру. Таким образом, за каждый проход печатающая головка создает маленькую полимерную линию на объекте. В результате, шаг за шагом, предмет обретает свою окончательную форму. Полости в сложном объекте поддерживаются при помощи «подмостков» из специальных растворимых в воде материалов. Эти подмостки вымываются после того как объект будет полностью закончен.
Исследователи обнаружили, что аналогичный подход можно применить и к биологическим материалам! Если расположить крошечные участки клеток рядом друг с другом, они начинают как бы «сплавляться» вместе. В настоящее время исследуется ряд технологий, который бы позволил создавать человеческие органы из отдельных клеток, например, технология «накачивания» мышечных клеток при использовании маленьких машин.
Несмотря на то, что индустрия печати человеческих органов только зарождается, ученые уже могут похвастать успешными примерами создания человеческих органов «с нуля». Так, в 2006 году Энтони Атала, вместе со своими коллегами из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine в Северной Каролине, США, создали для семерых пациентов мочевые пузыри. Все они до сих пор функционируют.
Процесс создания мочевого пузыря происходил следующим образом. Вначале доктор брал крошечный образец ткани мочевого пузыря пациента (чтобы предотвратить отторжение новосозданного органа иммунной системой). Затем полученные клетки наносились на биологический мочевой пузырь, который представлял собой поддерживающую основу, имеющую форму мочевого пузыря нагретую до температуры человеческого тела. Нанесенные клетки начинали расти и делиться. После 6-8 недель мочевой пузырь был готов для имплантации пациенту.
Преимущество использования биопринтера состоит в том, что для его работы не нужна поддерживающая основа («подмостки»). Машина Organovo использует стволовые клетки, полученные из костного мозга. Из стволовых клеток можно получить любые другие клетки, используя различные факторы роста. 10-30 тысяч таких клеток формируются в маленькие капельки диаметром 100-500 микрон. Такие капельки хорошо сохраняют свою форму и прекрасно подходят для печати.
Итак, первая печатающая головка фактически выкладывает капельки с клетками в нужном порядке. Вторая головка используется для распыления поддерживающего основания – гидрогеля на сахарной основе, который не взаимодействует и не прилипает к клеткам. Как только печать закончена, полученную структуру оставляют на один-два дня для того чтобы капли «сплавились» друг с другом. Для создания трубчатых структур, таких как кровяные сосуды, вначале наносится гидрогель (внутри и снаружи будущей структуры). После этого добавляются клетки. Как только сформируется орган, гидрогель снимается с наружной части (как кожура апельсина) и вытягивается из внутренней части, как кусочек веревки.
В биопринтерах можно использовать и другие виды клеток и поддерживающих оснований. Так, по словам господина Мерфи, клетки печени можно наносить на заранее сформированное основание, имеющее форму печени или можно формировать слои из соединительной ткани для создания зуба. При этом новый принтер обладает такими скромными габаритами, что его можно спокойно поставить в биологический шкаф для обеспечения стерильной среды в процессе печати.
Некоторые исследователи полагают, что такие машины как эта, когда-нибудь смогут печатать ткани и органы прямо в человеческом теле! И, на самом деле, доктор Атала сейчас работает над принтером, который, после сканирования участка тела, где необходима пересадка кожи, сможет напечатать кожу прямо на человеческом теле! Относительно органов большего размера, доктор Форжак считает, что они могут принимать различные формы, по крайней мере, вначале. Например, для того чтобы очищать кровь, искусственная почка не обязательно должна выглядеть как реальная почка или функционально полностью повторять ее. Те люди, которые ждут органов, наверняка не будут сильно переживать из-за того, как будут выглядеть новые органы. Главное – чтобы они работали, а люди чувствовали себя лучше.
Источник: http://habrahabr.ru/company/materialise/blog/89748/
www.rk03.ru
Биопринтер своими руками / Хабр
Шаг 1: Разбор старого струйного принтера
Берём старый струйный принтер, в нашем случае HP 5150, но подойдёт практически любой. Можете просто срывать все пластиковые крышки, но убедитесь, что кнопка перезагрузки на передней панели всё ещё работает. В нём есть маленький быстродействующий переключатель, который следит открыта ли крышка. После снятия крышки, нужно зафиксировать этот переключатель во включённом положении. вручную, с помощью зубочистки или приклеив маленький кусочек пластика, в общем включите фантазию. Так же внутри есть быстродействующий переключатель механизма подачи бумаги, который определяет загружена ли бумага. С ним нужно сделать тоже самое. Чтобы убедиться, что всё сделано правильно, распечатайте пару листов. Смотреть как разобранный принтер печатает, само по себе интересно. Следующей задачей является вскрытие картриджа, для замены чернил на что-то более органическое. Лучше взять новый картридж, у которого сопла ещё не засорены, но вы можете попробовать и старый, только перед использованием включите режим очистки головки, если ПО принтера это позволяет. После снятия всех наклеек вы увидите, что большинство картриджей имеют приклеенную крышку с небольшим вентиляционным отверстием для подачи воздуха во время вытекания чернил. Крышку нужно снять ножом или специальным инструментом, только имейте ввиду, что в будущем картридж нужно будет снова вставлять в принтер. Как только вы вскроете картридж вы увидите, что весь резервуар занимает небольшая губка, которая удерживает чернила на месте. Цветные картриджи имеют отдельные отсеки чернил со своими губками (обычно голубой-пурпурный-желтый, а не красный-зеленый-синий, так как цвета печати на белой бумаге является процессом вычитания цвета). Вы можете выжать оставшиеся чернила и сохранить их для последующих экспериментов (например, для бумажной хроматографии). Затем промыть, промыть, и ещё раз промыть картридж дистиллированной и деионизированной водой, чтобы не засорить печатающую головку минеральным остатком. Независимо от того как хорошо вы промоете его, вряд ли у вас получиться вымыть всё, поэтому залейте в картридж дистилированной воды и напечатайте что-нибудь, потом ещё и ещё пока мельчайшие частицы чернил не перестанут выходить. Теперь необходимо чем-нибудь заполнить наш картридж. Тут всё зависит о вашей фантазии. Мы решили начать с чего-нибудь простого, а не прыгать сразу к печати живых клеток. Мы решили напечатать что-то с помощью раствора арабинозы на фильтрованной бумаге. Мы решили напечатать с помощью раствора арабинозы на фильтровальную бумагу. Затем мы вырезали её и положили на пластину агарозы, с выращенной плёнкой из кишечной палочки, чем спровоцировали перенос pGLO плазмид. Этот плазмид содержит зеленый флуоресцентный белок (GFP), под управлением арабинозочувствительного ускорителя. В результате, там, где мы распечатали арабинозу на фильтровальной бумаге, мы увидели под ультрафиолетовым излучением зелёный свет излучаемый кишечной палочкой! Обратите внимание, что красота этого эксперимента заключается в его простоте (прим. переводчика: ну да, ну да… могли бы и что-то по интереснее придумать): мы только должны были печатать простым раствором сахара, а не объемными живыми клетками, причём на бумаге, так что нам даже не придётся менять технологию работы с бумагой. Также можно попробовать печать с помощью антибиотиков или даже белков, таких как ферменты или факторы роста. На первой фотографии мы распечатали половину страницы арабинозой (Прим. переводчика: надо приглядеться, сочувствую дальтоникам.). А на этом фото мы распечатали логотип глазного яблока. К сожалению, резкость изображения оставляет желать лучшего.Шаг 2: Проблема — существующие принтеры имеют слишком высокое разрешение
Мы провели немало времени, смотря на струйные печатающие головки под микроскопом. Серебристая полоска в нижней части картриджа называют пластиной с соплами. Это просто ленты из нержавеющей стали. В этом картридже, сопла расположены в четыре ряда, из которых вы можете увидеть две на первом изображении выше. Сопла фактически пронумерованы от 1 до 416. 416 сопел в печатающей головке это примерно 1/3 дюйма выходит до 1200 точек на дюйм. Теперь, 1/1200 на дюйм означает интервал в 21 мкм. Кроме того, сами сопла фактически около 23 микрон в диаметре. Это порядка размера эукариотической клетки — Ой-ой! Мы должны по-прежнему иметь возможность печатать клетки E.coli гораздо меньше размера (~ 1 мкм в диаметре ) с этой печатающей головки, а также возможно дрожжевые клетки (~ 10 мкм в диаметре ). Но подождите — это еще не все! Когда вы удаляйте металлическую пластину сопла, вы получаете фактически возможности печатающей головки — чуда инженерного кремния, который включает в себя как наливные, микроскопические нагреватели, которые испаряют часть чернил в термическом струйном принтере, так и кучу встроенной электроники. Отличная мишень для продвинутых микроскопистов! Последнее изображение волнует нас гораздо больше. Там, кажется, фильтр, интегрированный в кремний, расположенный между резервуаром чернил и печатающей головкой! По изображению с микроскопа, мы оцениваем отверстия в фильтре, размером около 3 мкм, что может оказаться недостаточно даже для клеток кишечной палочки! Вдобавок, использую коммерческий принтер придётся изменить весь путь движения бумаги, к тому же существующие драйвера предоставляют ограниченные возможности для управления печатающей головкой, если конечно не адаптировать драйвера под Linux. Так что давайте создавать собственную печатающую платформу, над которой мы будем иметь полный контроль.Шаг 3: Используем печатающую головку InkShield
Итак, похоже на то, что мы не сможем печатать чем-либо, что больше дрожжевых клеток, используя последнее поколение струйных принтеров. И мы не не в состоянии напечатать даже дрожжи или клетки E.coli с помощью струйного картриджа на данном принтере! Другим путём является использование древних HP принтеров с разрешением 300 dpi, и сопел размером предположительно около 80 микрон или около того, что должно быть достаточно для печати клеток человека. Например, HP DeskJet 500, дошедший до нас их 90-х. Удачи в поиске этого антиквариата. Сейчас, комплект разработки Parallax для струйных принтеров и картридж HP 51604A позволяет печатать с разрешением в 96 dpiпроблема в том что они сняты с производства несколько лет назад. К счастью для нас, Николас Льюис признал необходимость DIY-платформы для струйной печати, и начал на Kickstarter кампании по созданию Inkshield: An Open Source Inkjet Shield for Arduino. InkShield строится вокруг HP C6602 струйного картриджа, с 12 соплами и 96 точками на дюйм, предназначенный для печати этикеток на вещи, как кабели. 96 точек на дюйм равно шагу в 265 микрон. Как вы можете видеть в последнем изображении, фактический диаметр сопла составляет только около 1/3 от расстояния между точками, или около 85 микрон — просто идеально подходит для наших целей! InkShield предназначен для управления Arduino, но нуждается в более высоком напряжении, чем 5V Arduino получаемые им от USB. Таким образом, вы должны предоставить 9-12V питания через специальный разъем питания на InkShield или через разъем питания на Arduino.
Шаг 4: Версия 2: Hackteriabot!
Для нашей второй биопечатающей платформы, мы построили XY-платформу из пары старых CD-приводов, вдохновленные красивым DIY лазерным резаком / микрофлюидо платформой от наших друзей из Hackteria:hackteria.org/wiki/index.php/HackteriaLab_2011_Commons#Micro_Manipulatorhackteria.org/wiki/index.php/DIY_Micro_Dispensing_and_Bio_Printinghackteria.org/wiki/index.php/DIY_Micro_Laser_Cutterhackteria.org/wiki/index.php/DIY_Microfluidics#Advanced_DIY_Microfluidicshackteria.org/?p=1186diybio.org/2012/06/12/gaudilabalgaepickerРасположив движущиеся механизмы, перемещающие головку в CD/DVD приводе, под углом в 90 мы получаем XY-платформу с очень маленькой строительной областью, но с очень большой точностью позиционирования Использование позиционирования лазерной головки от механизма CD привода для строительства высокоточной XY платформы — не новая идея: builders.reprap.org/2010/08/selective-laser-sintering-part-8.html
Шаг 5: Сборка X-Y платформы из Б/Ушных CD приводов
Сперва собираем стопку старых приводов. Открываем лоток с помощью скрепки. Возможно вам придётся перебрать несколько приводов прежде чем вы найдёте с шаговым двигателем. По крайней мере половина из тех что мы разобрали имели двигатель постоянного тока. Если кто-то знает как по виду отличить их между собой, то сообщите нам об этом. Их легко отличить друг от друга разобрав привод: DC имеют два провода, а Stepper 4 и короткий шлейф. В отличие от постоянного тока, шаговые двигатели предназначены для перемещения на определенное число шагов, где каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Это делает удобным для высокоточного позиционирования, без необходимости создания системы обратной связи, проверяющей позицию нахождения головки. Например, 3D принтеры обычно используют шаговые двигатели для позиционирования печатающей головки. После онлайн-проверки некоторых серийных номеров, мы наткнулись на хорошо документированный биполярный шаговый двигатель, помеченный как PL15S-020. Остальные найденные двигатели очень похожи на него, так что вероятно они имеют одинаковые параметры. Технические данные: robocup.idi.ntnu.no/wiki/images/c/c6/PL15S020.pdfДанный шаговый двигатель делает 20 шагов на оборот (не много, но достаточно), а ходовой винт имеет шаг 3 мм за один оборот. Таким образом, каждый шаг равен 150 мкм перемещения лазерной головки — не плохо! На Arduino.cc сайт мы нашли схемы для биполярных шаговых двигателей, а также пример кода для их управления. Мы заказали несколько SN754410NE H-мостов для реализации схемы, показанной на последней картинке.
Старый CD / DVD приводы имеют множество других интересных комплектующих! В том числе, лоток механизма открытия / закрытия, содержащий двигатель постоянного тока с низкоскоростной передаче, двигатель шпинделя, который вращает CD, имеет как правило, высокопроизводительный бесщеточный двигатель постоянного тока, который можно использовать в игрушечных самолетах и вертолетох. Плюс, куча переключателей, потенциометры, чёртовы лазеры, и даже соленоиды! В общем, извлеките всё!!!
Шаг 6: Соберите всё вместе
Материалы: — Два механизма перемещения лазерной головки с шаговыми двигателями (желательно одинаковые) из старых приводов. Стоимость: несколько долларов за штуку. — Один InkShield комплект, с картриджем и держателем картриджа. Стоимость: $ 57 — Дополнительно: дополнительный HP C6602 струйный картридж. Стоимость: 17 $ — Arduino Uno. Стоимость: $ 30 — Два SN754410NE H-Bridge Motor. Стоимость: $ 5 — Комплект для прототипирования Arduino и / или крошечная макетная плата. Стоимость: $ 4-21 — Провода, винты, стойки, корпуса. Стоимость: от бесплатно до $ $ $, в зависимости от воображения. Общие затраты на производство составили около 150$, включая стоимость доставки и обработки деталей. Выше на фотографии показаны две разные модели. Вторая версия обладает верхней пластиной из качественного акрила и большим внутренним пространством. Механизм перемещения CD привода, находящийся внизу, перемещает синюю пластину на которой вы что либо печатаете (например, пластину агарозы). Верхний механизм привода, установленый под прямым углом, перемещает струйную печатающую головку. Мы использовали Shapelock и некоторые винты для крепления нижней платформы к лазерной головке, и крепления держателя картриджа к верхней головке лазера. Электроника состоит из Arduino Uno в нижней части, белого InkShield (подключенного к струйному держателю картриджа с хорошим белым ленточным кабелем), и протоплаты с шаговыми двигателями наверху. Бумажные полоски, из бумаги в клеточку, на нижней и верхней платформах позволяют нам отслеживать положение по X и Y осям. Общая площадь печати составляет около 1,5 дюйма в обоих направлениях, с разрешением 150 мкм за один шаг. Следует отметить, что разрешение шаговых двигателей похоже на разрешение печатающей головки: 96 точек на дюйм 265 микрон шаг, но точки напечатанных печатающей головки четко разделены — больше как 150-200 микрон.Шаг 7: Успех
Это наш первый по-настоящему-рабочий Биопринтер. Мы заправили картридж жидкой культуры кишечной палочки + pGLO. Слегка модифицировали «I Как вы можете видеть, печать живыми клетками E.coli работает отлично! Мы, вероятно, дали колонии бактерий развиваться дольше чем нужно, так что буквы немного расплываются. Мы получили распыление небольших колоний по углам клетки — вероятно, из-за некоторого распыления от струйной головки. Мы можем улучшить качество регулировкой вязкости или плотности клеток культуры, загружаемых в картридж. Но в целом, не плохо для первого раза! После печати мы дезинфицировали поверхность и внутренность картриджа отбеливателем, а потом пропустили немного отбеливателя через головку. После чего промыли всё дистилированной водой. Вероятно, было бы хорошей идеей, вложиться в ультразвуковой очиститель ювелирных изделий, который может разрушать в том числе и органические вещества в самых труднодоступных местах.Шаг 8: Полученный урок и планы на будущее
Мы обратились к этому проекту с практически нулевым опытом работы с Биопечатью, шаговыми двигателями, струйными картриджами, и даже программирования Arduino! Поэтому, естественно, не все наши действия были оптимальными. Вот некоторые вещи, которые мы могли бы сделать иначе в следующий раз:— Изучая работу шаговых двигателей мы получили действительно ценный опыт, но мы могли сэкономить кучу времени и усилий, адаптируя некоторые из RAMPS (RepRap Arduino MEGA Pololu Shield) технологий, которая уже была хорошо развита именно с этой целью в сообществе 3D-печати. В частности, шаговый двигатель Pololu уже имел встроенные микрошаговые возможности.
— Строительство собственной XY-платформы — это здорово! Но мы используем эти шаговые двигатели для того, для чего они никогда не были предназначены, что начинает себя проявлять. Мы уже получаем некоторые проблемы с иногда пропускающей нижней ступенью, по-видимому, из-за частых ручных сбросов, изнашивающих пластиковые детали. Было достаточно легко купить новые шаговые двигатели, чтобы держать их, добавить немного микропереключателей для конечных остановок, и код функции сброса позиции в программном обеспечении.
— Как только вы начинаете поиск новых шаговых двигателей и RAMPS электроники, возникает вопрос почему бы не начать сразу с 3D-принтеров вместо этого? Если мы устали от нашей текущей версии биопринтера, то, наверное, из-за выбранного направления. Стоимость, скорее всего, увеличится на порядок и так, хотя…
— Наличие одной печатающей головки имеет свои ограничения. Если бы мы действительно хотели заняться какой-то тканевой инженерией, мы хотели бы иметь возможность печати нескольких типов клеток. Мы могли бы потенциально положить два струйных картриджа друг к другу. Решением Больших Мальчиков в этой области является использование шприцевых насосов. Представьте себе, что имея несколько шприцевых насосов рядом с принтером, каждый из которых подаёт свой материал на печать через тонкую трубку, а иглы установлены на печатающую головку. Следите за обновлениями…
Теперь слон в посудной лавке… Что, черт возьми, вы делаете с вашим собственным биопринтером?! Я не думаю, что BioCurious будет когда-либо конкурировать с такими компаниями как Organovo с точки зрения печати человеческих тканей или органов. С одной стороны, содержание клеток животных отнимают гораздо больше усилий. С растительными клетками намного легче работать! Не хочу, чтобы всё пошло прахом, так что следите за некоторыми из наших следующих руководств!
Между тем, вот несколько идей:
— Печать градиентов питательных веществ и / или антибиотиков на слой клеток для изучения комбинаторных взаимодействий — или даже для выбора различных изолятов из образца из окружающей среды. — Печать шаблонов факторов роста на слой эукариотических клеток для изучения клеточной дифференцировки. — Печать двух или более видов микроорганизмов на различных расстояниях друг от друга, чтобы исследовать метаболические взаимодействий. — Настройка вычислительной задачи как 2D модель строительства микроорганизма на агаровой пластине. — Исследование систем реакция-диффузия — Печать 3D структур с помощью повторной печати слоёв. Теперь вы можете рассмотреть возможность сделать все выше в 3D! — Распечатать клетки в раствор альгината натрия, на поверхности пропитанной хлористым кальцием, для создания гелевых 3D структур (по аналогии с процессом spherification в молекулярной гастрономии)
— Есть ещё идеи? Оставьте их в комментариях!
Шаг 9: Добавлено: Так что вы хотите сделать для реальной науки?
Биопринтер, показанный здесь, очевидно, всего лишь прототип. Но так как у нас были очень серьезные запросы об использовании этого в академических лабораториях, вот некоторые рекомендации:— Группа Дельфин Дин в университете Клемсон работает на Bioprinting с использованием модифицированного HP DeskJet 500. Определенно посмотрите их видео на JoVE on Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer! Множество информации, о том как иметь дело со с струйными принтер, использующимися в качестве лабораторного оборудования, как очистить картриджи, готовить соответствующие клеточные суспензии, и некоторые интригующие не 3D приложения для печати.
— Мы еще не получили удовлетворительных доказательств того, что картриджи HP C6602 могут печатать эукариотические клетки. Мы считаем, что скорее всего это связано с засорением печатающей головки продуктами распада клеток. Мы будем держать вас в курсе по поводу использования ультразвуковых установок для очистки…
— Печать может занять несколько минут, так что держите принтер в капюшоне, чтобы избежать загрязнения.
— Оберните электронику в пищевую пленку или постройте корпус, чтобы сохранить её сухой и чистой. Все остальное можно протереть с хлоркой после использования.
D'haeseleer, P. (2013, 22 января).
habr.com
