DIY 3D生物打印机

描述

描述

3D 打印等增材制造技术是通过逐层添加特定材料，从 CAD 文件中获取实物的制造过程（Haleem 等人，2019 年；Chen 等人，2020 年）。3D 打印取得了不断进步，导致了称为 3D 生物打印的革命性领域的发展（Sanchez 等人，2020 年；Vanaei 等人，2021 年）。在这项研究中，我们正在介绍一种从现成的 3D 打印机转换而来的低成本 DIY 3D 生物打印机的方法。后来，引入了 3D 生物打印策略，使用水凝胶中的天然聚合物混合物来生产简单的支架。其次是它们在医疗领域的应用。

为什么这个项目？

如今，组织工程是再生医学中一个很有前途的领域。它是一种尖端工具，许多实验室都对 3D 细胞培养研究和技术感兴趣。但是，此类研究的工具包并不便宜，大多数时候根本买不起。以市售的 3D 生物打印机为例，它们非常昂贵，价格从 10, 000-100, 000 美元不等，这对于许多新兴科学实验室来说大多是负担不起的。另一方面，开源社区在高科技领域非常丰富和信息丰富。因此，我们决定通过复制以前的 DIY 3D 生物打印机项目并通过添加我们的触摸来简化整个过程来增强它，以我们自己的努力为科学界做出贡献。换句话说，

它是如何工作的？

我们从组装开源 Prusa I3 开始，最后用两个 FDM 打印的蠕动泵和 DLP 打印的双注射器喷嘴更换了原始的 I3 挤出机和热端喷嘴。

1- Prusa I3 组装

 

 

 

 

1 / 3 •图 1. 显示 Prusa I3 的 3D 插图、分解图和组装图。

 

2-蠕动泵设计与制造

该泵是使用 PLA 白丝和“Creality Ender 3 V2”FDM 打印机打印的。车轮部件已全部打印到位以避免任何进一步的组装（所有设计都包含在下面）

 

 

 

 

1 / 3 •图 4. 蠕动泵设计 CAD 文件

 

3-使用 DLP 3D 打印机制造喷嘴

使用 DLP-LCD 打印机“Anycubic Photon S”和 PLA+ 透明树脂制造的冷喷嘴，以提高分辨率并避免打印部分出现任何间隙。（所有设计都包含在下面）。使用 IPA 清洗打印部件，并使用 UV-LED 进行打印后固化。

图 6. 双挤出机 3D 生物打印机冷喷嘴的 CAD 设计

 

4-生物打印机组件

通过更换挤出机和喷嘴，然后从主板（床和喷嘴）上移除加热区域的所有连接来组装生物打印机。还 3D 打印了用于水凝胶瓶的提篮。冷喷嘴的支架也是 3D 打印的。为 BL-touch 传感器制造了另一个载体，以重新定位传感器并将其固定在印刷床的一侧，以避免与挤出的水凝胶发生任何碰撞。（下面包含所有 CAD 文件）

 

 

 

 

1 / 4 •图。组装好的 3D 生物打印机的插图

 

4- Marline 固件修改

我们调整了 Marline 软件以满足我们对双挤压 3D 打印机的要求，并避免了任何加热区域（喷嘴或床）。所有加热器都已与原始 Prusa I3 硬件上的主板断开连接。（下面包含软件包，还有GitHub源码链接）

5-水凝胶制备

使用海藻酸钠和明胶之间不同浓度的混合物制备水凝胶。在玻璃培养皿上使用 5ml 注射器测试水凝胶。交联是使用 300mM 氯化钙完成的。通过在水凝胶膜上喷涂来添加氯化钙。最佳浓度的水凝胶后来被用于 Bioprinter 挤出机。

 

 

 

 

1 / 6 •图海藻酸钠浓度。6%（0.3 英寸 5 毫升）含明胶浓缩液。2% (3.3毫升)

 

6- Cura 切片器和G 代码定制

Cura 切片器用于生成定制的 G 代码（可从其官方网站https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura下载）。我们将挤出机流速控制为 200、150、100 和 50。流速 50 最适合我们的情况。打印速度调到最低到10，加热区域全部调到零。

 

 

 

 

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7-案例研究

A。测试通过制造的蠕动泵的细胞活力。

==（进行中，完整信息和图像将在准备就绪后添加）

b. 细胞系与水凝胶的整合

==（进行中，完整信息和图像将在准备就绪后添加）

C。细胞系整合前后的活力分析

==（进行中，完整信息和图像将在准备就绪后添加）

8.使用水凝胶打印 2D 和 3D 结构（平面 3D 模型A）

使用上述水凝胶组合物打印出 3D 模型平面。

 

 

 

 

1 / 5 •图水凝胶 3D 打印第一层