3D-принтер на базе смартфона откроет возможности для биопечати в медицинских учреждениях

3D-принтер на базе смартфона откроет возможности для биопечати в медицинских учреждениях

06 Aug 2021
36
Прослушать

Американские ученые из университета Отаго и Гарвардской медицинской школы с целью повышения доступности медицинского производства в распределенных условиях разработали 3D-принтер на основе технологии DLP, использующий смартфон.

Используя проектор, работающий от смартфона, ультрапортативный принтер способен полимеризовать биочернила, содержащие клетки, в "сложные аналоги тканей". Ученые даже создали сопутствующее приложение, которое позволяет пользователям проводить 3D-сканирование ран и использовать полученные данные для создания специфических тканей пациента по требованию, что дает машине потенциал для конечного клинического использования.

По словам одного из авторов исследования Ю Шрайк Чжана,

Система в сочетании с нашим приложением-сканером имеет множество применений, включая 3D-печать тканей для возможной имплантации и регенерации, печать in situ и прямую печать на ранах. Это лишь несколько возможностей, но в будущем их может быть гораздо больше.

Ученые воспользовались вычислительной мощностью и возможностями визуализации современных смартфонов, используя их в качестве интерфейса для крошечного DLP-принтера. Прототип, состоящий из мини-мотора, платформы, рабочей камеры, оптической системы и проектора, имеет размеры всего 10 см х 20 см х 20 см, а площадь ванны составляет 3,14 см2, что делает машину небольшой, но при необходимости масштабируемой.

Например, линзы системы можно менять местами для достижения различных увеличений и интенсивности света, а ванну можно регулировать, что обеспечивает ей гибкость. Принтер работает, отражая формы, полученные с помощью проектора, от оптического зеркала, на выпуклую линзу и в ванну, расположенный на расстоянии 73 мм, полимеризуя материалы в заранее запрограммированные формы.

Однако, прежде чем реализовать эту концепцию на практике, ученым необходимо было создать интерфейс для своей машины. Для этого они разработали мобильное приложение, способное использовать Bluetooth для передачи инструкций микроконтроллеру принтера. Полученное программное обеспечение включает в себя функции нарезки моделей и корректировки рисунка, а также настраиваемые параметры печати.

В ходе первоначального тестирования система продемонстрировала способность создавать гироидные формы со сложной внутренней структурой. По сравнению с уровнем точности, достигнутым коммерческим SLA 3D-принтером Moai компании Peopoly, модели, созданные командой, оказались значительно менее точными, достигнув разрешения около 23 мкм. Тем не менее, ученые также обнаружили, что их система в 34 раза быстрее и намного дешевле в производстве, поэтому при дальнейшей доработке, по их словам, она сохраняет потенциал более быстрой и экономически эффективной альтернативы.

В экспериментах ученым с помощью принтера удалось закрыть "рану" подопытного животного, сохранив жизнеспособность клеток на 98%. В результате исследователи признали свою систему "технологией, способствующей будущему биопринтингу in-vivo", а ее пользовательское приложение делает ее особенно доступным инструментом для новичков в медицинском секторе.