কম খরচে বায়োপ্রিন্টার: 13 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

আমরা ইউসি ডেভিসের একটি আন্ডারগ্র্যাড-নেতৃত্বাধীন গবেষণা দল। আমরা BioInnovation Group এর একটি অংশ, যা TEAM মলিকিউলার প্রোটোটাইপিং এবং BioInnovation ল্যাবে (উপদেষ্টা ড। মার্ক ফ্যাকিওটি, এবং অ্যান্ড্রু ইয়াও, M. S.) কাজ করে। ল্যাব বিভিন্ন প্রেক্ষাপটের ছাত্রদের এই প্রকল্পে কাজ করার জন্য একত্রিত করে (মেচ/কেমিক্যাল/বায়োমেড ইঞ্জিনিয়ারিং)।

এই প্রজেক্টের কিছুটা পটভূমি হল যে আমরা কেইএমই বিভাগের ডক্টর কারেন ম্যাকডোনাল্ডের সাথে কোলাবে ট্রান্সজেনিক রাইস সেল মুদ্রণ শুরু করেছি যার লক্ষ্য হল কম খরচে বায়োপ্রিন্টার তৈরি করা যাতে বায়োপ্রিন্টিংকে গবেষণা প্রতিষ্ঠানের কাছে আরো সহজলভ্য করা যায়। বর্তমানে, লো-এন্ড বায়োপ্রিন্টারের দাম প্রায় $ 10, 000 এবং হাই-এন্ড বায়োপ্রিন্টারের দাম প্রায় $ 170, 000। এর বিপরীতে, আমাদের প্রিন্টারটি প্রায় $ 375 এর জন্য তৈরি করা যেতে পারে।

সরবরাহ

অংশ:

1. রamp্যাম্প ১.4:
2. Arduino মেগা 2560:
3. স্টেপার মোটর ড্রাইভার:
4. অতিরিক্ত স্টেপার মোটর (alচ্ছিক)
5. X 1 তে মেকার বিম 2
6. মেকার বিম অ্যাটাচমেন্ট হার্ডওয়্যার
7. M3 স্ক্রু বিভিন্ন আকারের
8. M3 বাদাম x2
9. 8 মিমি থ্রেডেড রড
10. 8 মিমি বাদাম
11. 608 ভারবহন
12. দপ্তরী ক্লিপ
13. ফিলামেন্ট
14. Monoprice V2
15. জিপ বন্ধন
16. M3 তাপ সেট বাদাম 2mm প্রস্থ

সরঞ্জাম:

1. বিভিন্ন আকারের ড্রিল বিট
2. হ্যান্ড ড্রিল
3. ড্রিল প্রেস
4. হ্যাকস
5. সোল্ডারিং লোহা + ঝাল
6. তারের স্ট্রিপার
7. সুই নাকের প্লায়ার
8. হেক্স কী বিভিন্ন আকারের

ল্যাব সরবরাহ:

1. পেট্রি ডিশ ~ 70 মিমি ব্যাস
2. Luer-lock টিপ সহ 60 মিলি সিরিঞ্জ
3. Luer-lock টিপ সহ 10 মিলি সিরিঞ্জ
4. Luer- লক জিনিসপত্র
5. জিনিসপত্রের জন্য টিউবিং
6. টিউবিংয়ের জন্য টি সংযোগকারী
7. সেন্ট্রিফিউজ
8. সেন্ট্রিফিউজ টিউব 60 মিলি
9. স্কেল
10. নৌকা ওজন করুন
11. অটোক্লেভ
12. বীকার
13. স্নাতক সিলিন্ডার
14. 0.1M CaCl2 সমাধান
15. আগারোস
16. আলগিনেট
17. মিথাইলসেলুলোজ
18. সুক্রোজ

সফটওয়্যার:

1. ফিউশন 360 বা সলিডওয়ার্কস
2. Arduino IDE
3. পুনরাবৃত্তিমূলক হোস্ট
4. আল্টিমেকার কুরা 4

ধাপ 1: একটি 3D প্রিন্টার নির্বাচন

আমরা মোনোপ্রাইস এমপি সিলেক্ট মিনি থ্রিডি প্রিন্টার V2 কে শুরু করা 3D প্রিন্টার হিসেবে বেছে নিয়েছি। এই প্রিন্টারটি কম খরচে এবং উচ্চ প্রাপ্যতার কারণে নির্বাচিত হয়েছিল। উপরন্তু, প্রিন্টারের একটি অত্যন্ত নির্ভুল 3D মডেল ইতিমধ্যেই উপলব্ধ ছিল যা ডিজাইনকে সহজ করে তুলেছিল। এই নির্দেশনাটি এই নির্দিষ্ট প্রিন্টারের জন্য তৈরি করা হবে কিন্তু অনুরূপ প্রক্রিয়া অন্যান্য সাধারণ FDM প্রিন্টার এবং CNC মেশিনকে রূপান্তর করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

উচ্চ নির্ভুলতা মডেল:

ধাপ 2: 3D মুদ্রণ

মনোপ্রাইস প্রিন্টারের বিচ্ছিন্ন করার আগে, থ্রিডি প্রিন্টারের পরিবর্তনের জন্য বেশ কয়েকটি অংশকে 3D মুদ্রণ করা প্রয়োজন। পেস্ট এক্সট্রুডারগুলির সংস্করণ রয়েছে, যার জন্য ইপক্সি প্রয়োজন এবং অন্যটি নয়। যেটির জন্য ইপক্সির প্রয়োজন হয় তা আরও কমপ্যাক্ট কিন্তু একত্রিত করা আরও কঠিন।

ধাপ 3: পরিবর্তনের জন্য প্রিন্টার প্রস্তুত করুন

সামনের টাওয়ার প্যানেল, নিচের কভার এবং কন্ট্রোল প্যানেল সরিয়ে ফেলতে হবে। একবার নীচের অংশটি সরানো হয়ে গেলে, নিয়ন্ত্রণ বোর্ড থেকে সমস্ত ইলেকট্রনিক্স সংযোগ বিচ্ছিন্ন করুন এবং নিয়ন্ত্রণ বোর্ডটি সরান।

ধাপ 4: বিনিময়যোগ্য মাউন্ট

বডি 1 এবং বডি 14 এর জন্য দুটি তাপ সেট বাদাম প্রয়োজন। বডি 1 টি প্রিন্টার ফ্রেমে বেল্টের নীচে লুকানো দুটি এম 3 বোল্ট দ্বারা মাউন্ট করা হয়েছে। বেল্ট টেনশনার অপসারণ করে এবং বেল্টকে একদিকে টেনে বোল্টগুলি প্রকাশ করা যেতে পারে।

ধাপ 5: জেড অক্ষ সুইচ

Z- অক্ষের সুইচটি পুনositionস্থাপিত করা হয় যাতে সফটওয়্যারে ক্ষতিপূরণ না দিয়ে হোমিং সিকোয়েন্সের সময় যে কোনো দৈর্ঘ্যের সুই ব্যবহার করা যায়। যতটা সম্ভব প্রিন্ট বেডের কাছাকাছি প্রিন্টহেডের নিচে সরাসরি প্রিন্টার চ্যাসিসে 2 এম 3 স্ক্রু দিয়ে সুইচটি মাউন্ট করা উচিত।

ধাপ 6: তারের

তারের র is্যাম্প 1.4 মান অনুযায়ী সম্পন্ন করা হয়। কেবল তারের চিত্রটি অনুসরণ করুন। টার্মিনাল ব্লকের জন্য প্রয়োজন অনুযায়ী টিনের তার কেটে দিন। কিছু তারের বাড়ানোর প্রয়োজন হতে পারে।

ধাপ 7: Epoxy Extruder

যদিও এই এক্সট্রুডারটি প্রিন্ট করতে কম সময় নেয়, এটি ইপক্সি ব্যবহার করে যা মোট বিল্ড টাইমকে 24 ঘন্টারও বেশি করে। Mm মিমি থ্রেডেড রডটি 8০8 বিয়ারিং এর সাথে epoxied হওয়া উচিত এবং ভারবহনটি 3D প্রিন্ট করা টুকরা বডি ২১ -এ epoxied হওয়া উচিত। উপরন্তু, থ্রেডেড রডের জন্য বাদামটি বডি to০ -এ epoxied করা উচিত। 60 মিলি এবং 10 মিলি সিরিঞ্জ প্লাঙ্গার থেকে টিপস যথাক্রমে বডি 9 এবং বডি 21 এ লাগানো যেতে পারে। একটি উপযুক্ত টি ফিটিং পাওয়া যায়নি তাই 6 মিমি ব্রাস টিউবিং এবং সোল্ডার থেকে একটি অপরিশোধিত তৈরি করা হয়েছিল। এক্সট্রুডার একটি হাইড্রোলিক সিস্টেম হিসাবে কাজ করে যা বায়োলিংকে 10 মিলি সিরিঞ্জের নিচের চেম্বার থেকে বের করে দেয়। সর্বোচ্চ বিন্দুতে টি ফিটিং ধরে রাখার সময় টিউবগুলিকে জোরে জোরে ঝাঁকুনি দিয়ে সিস্টেম থেকে বায়ু বের করা যায়।

ধাপ 8: নিয়মিত পেস্ট এক্সট্রুডার

এই extruder সহজভাবে একসঙ্গে bolted করা যাবে। এই এক্সট্রুডারের নেতিবাচক দিক হল যে এটি বাল্কিয়ার এবং উচ্চ প্রতিক্রিয়া রয়েছে।

ধাপ 9: ধাপ 9: Arduino ফার্মওয়্যার

স্টেপার ড্রাইভার এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক্স চালানোর জন্য Arduino ফার্মওয়্যার প্রয়োজন। আমরা মার্লিনকে বেছে নিয়েছি কারণ এটি বিনামূল্যে, সহজেই Arduino IDE দিয়ে সংশোধন করা হয়েছে এবং ভালভাবে সমর্থিত। আমরা আমাদের নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যারের জন্য ফার্মওয়্যার পরিবর্তন করেছি কিন্তু অন্যান্য প্রিন্টারের জন্য এটি পরিবর্তন করা বেশ সহজ কারণ সমস্ত কোড মন্তব্য করা হয়েছে এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে। মার্লিন কনফিগারেশন ফাইলগুলি খুলতে MonopriceV2BioprinterFirmware.ino ফাইলে ডাবল ক্লিক করুন।

ধাপ 10: কুরা প্রোফাইল

Cura প্রোফাইল আল্টিমেকার Cura 4.0.0 এ আমদানি করা যেতে পারে এবং একটি প্রফিউশন রিঅ্যাক্টর ব্যবহারের জন্য উচ্চ পৃষ্ঠ এলাকা জাল তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রিন্টারের জন্য Gcode প্রজন্ম এখনও অত্যন্ত পরীক্ষামূলক এবং অনেক ধৈর্য প্রয়োজন। এছাড়াও একটি বৃত্তাকার প্রফিউশন রিঅ্যাক্টরের জন্য একটি পরীক্ষা gcode সংযুক্ত।

ধাপ 11: স্টার্ট জি-কোড পরিবর্তন করা

এই কোডটি স্টার্ট জি-কোড সেটিংয়ে আটকান:

জি 1 জেড 15

G28

G1 Z20 F3000

G92 Z33.7

G90

M82

G92 E0

রিপেটিয়ারে, শুরু Gcode সংশোধন করার জন্য slicer-> কনফিগারেশন-> G- কোড-> G- কোড শুরু করুন প্রতিটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে G92 Z মান পরিবর্তন করা প্রয়োজন। প্রিন্টের শুরুতে পেট্রি ডিশের পৃষ্ঠ থেকে সুই কাঙ্ক্ষিত দূরত্ব না হওয়া পর্যন্ত ধীরে ধীরে মান বাড়ান।

ধাপ 12: বায়োইঙ্ক তৈরি করা

একটি অ্যাপ্লিকেশন জন্য উপযুক্ত একটি Bioink বিকাশ প্রক্রিয়া জটিল। এই প্রক্রিয়াটি আমরা অনুসরণ করেছি:

সারসংক্ষেপ

হাইড্রোজেল শিয়ার-সংবেদনশীল উদ্ভিদ কোষগুলির জন্য উপযুক্ত এবং বিস্তারের অনুমতি দেওয়ার জন্য খোলা ম্যাক্রোপোর রয়েছে। হাইড্রোজেল তৈরি হয় আগরোজ, অ্যালজিনেট, মিথাইলসেলুলোজ এবং সুক্রোজ দ্রবীভূত জলে এবং কোষ যোগ করে। জেলটি আঠালো থাকে যতক্ষণ না এটি 0.1 এম ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড দিয়ে নিরাময় হয়, যা এটিকে শক্ত করে তোলে। ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড নিরাময় সমাধানটি আলগিনেটের সাথে ক্রস-লিঙ্ক করে যাতে এটি শক্ত হয়। অ্যালজিনেট হল জেলের ভিত্তি, মিথাইলসেলুলোজ জেলকে একত্রিত করে এবং আগরোজ ঘরের তাপমাত্রায় জেল হওয়ার কারণে আরও কাঠামো সরবরাহ করে। সুক্রোজ হাইড্রোজেলে কোষের বৃদ্ধি অব্যাহত রাখার জন্য খাদ্য সরবরাহ করে।

জেল যাচাই করার জন্য কিছু পরীক্ষা -নিরীক্ষার সংক্ষিপ্ত বিবরণ

আমরা বিভিন্ন হাইড্রোজেল বিভিন্ন পরিমাণে আগারোজের সাথে পরীক্ষা করেছি এবং এর ধারাবাহিকতা রেকর্ড করেছি, এটি কত সহজে ছাপানো হয়েছে এবং এটি কিউরিং সলিউশনে ডুবে গেছে বা ভেসে গেছে। অ্যালজিনেট শতাংশ হ্রাস জেলকে খুব তরল করে তোলে এবং এটি মুদ্রণের পরে তার আকৃতি রাখতে সক্ষম হয় না। অ্যালজিনেট শতাংশ বাড়ানোর ফলে নিরাময় সমাধানটি এত দ্রুত কাজ করে যে, জেল উপরের স্তরে লেগে যাওয়ার আগে নিরাময় করে। একটি হাইড্রোজেল যা তার আকৃতি ধারণ করে এবং খুব দ্রুত নিরাময় করে না তা 2.8 wt% alginate ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল।

কিভাবে একটি হাইড্রোজেল বিকাশ করা যায়

উপকরণ

Agarose (0.9 wt %)

Alginate (2.8 wt %)

মিথাইলসেলুলোজ (3.0 ওয়াট%)

সুক্রোজ (3.0 wt%)

ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড.1M (147.001 g/mol)

ddH20

কোষ সমষ্টি

2 ধোয়া এবং শুকনো বিকার

1 মিশ্রণ স্প্যাটুলা

অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল

প্লাস্টিক ওজন কাগজ

স্নাতক সিলিন্ডার

পদ্ধতি

হাইড্রোজেল তৈরি করা:

1. আপনি কতটা জেল সমাধান প্রস্তুত করতে চান তার উপর ভিত্তি করে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ddH20 পরিমাপ করুন। DdH20 এর একটি নির্দিষ্ট ভলিউম পেতে স্নাতককৃত সিলিন্ডার ব্যবহার করুন।
2. হাইড্রোজেল দ্রবণে থাকবে অ্যালজিনেট (2.8 wt %), আগারোজ (0.9 wt %), সুক্রোজ (3 wt %), এবং মিথাইলসেলুলোজ (3 wt %)। হাইড্রোজেল দ্রবণের উপাদানগুলির সঠিক অংশগুলি প্লাস্টিকের ওজন কাগজ ব্যবহার করে পরিমাপ করা হবে।
3. সমস্ত উপাদান ওজন করা শেষ হলে, ddh20, সুক্রোজ, আগরোজ এবং শেষ পর্যন্ত সোডিয়াম অ্যালজিনেট একটি শুকনো বিকারে যোগ করুন। মিশ্রণের জন্য ঘূর্ণায়মান কিন্তু মিশ্রণের জন্য একটি স্প্যাটুলা ব্যবহার করবেন না কারণ পাউডারটি স্প্যাটুলার সাথে লেগে থাকবে।
4. একবার মিশ্রিত হয়ে গেলে, আলুর অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল দিয়ে বীকারের উপরের অংশটি যথাযথভাবে মোড়ানো এবং বীকারের লেবেল লাগান। ফয়েলের শীর্ষে অটোক্লেভ টেপের একটি অংশ যুক্ত করুন।
5. অবশিষ্ট মিথাইলসেলুলোজকে অন্য শুকনো বিকারে রাখুন এবং আগের বেকারের মতো অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলে মোড়ান। এই বিকার লেবেল করুন এবং ফয়েলের শীর্ষে অটোক্লেভ টেপের একটি টুকরা যোগ করুন।
6. অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলে 1 টি স্প্যাটুলা মোড়ান এবং নিশ্চিত করুন যে এর কোনটিই উন্মুক্ত নয়। মোড়ানো স্প্যাটুলায় অটোক্লেভ টেপ যুক্ত করুন।
7. জীবাণুমুক্ত চক্রের সময় 20 মিনিটের জন্য 121 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 2 টি বিকার এবং 1 টি স্পটুলা অটোক্লেভ করুন। একটি স্টেরাইল এবং ড্রাই সাইকেলে অটোক্লেভ ব্যবহার করবেন না।
8. একবার অটোক্লেভ চক্র সম্পূর্ণ হয়ে গেলে, জেলকে ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা হতে দিন এবং একবার এটি পৌঁছে গেলে জৈবিক নিরাপত্তা মন্ত্রিসভায় কাজ শুরু করুন।
9. জৈব নিরাপত্তা মন্ত্রিসভায় কাজ করার পরে আপনার হাত এবং বাহু ধোয়া এবং সঠিক অ্যাসেপটিক কৌশল ব্যবহার করতে ভুলবেন না। এছাড়াও জেল স্পর্শ করবে বা জেলের কাছাকাছি হবে এমন বস্তুর সাথে সরাসরি যোগাযোগ না করার বিষয়ে নিশ্চিত হন (উদা:: স্প্যাটুলার মিশ্রণ প্রান্ত, বা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের অঞ্চল যা জেলের উপরে বসে)
10. জৈব নিরাপত্তা মন্ত্রিসভায় মিথাইলসেলুলোজ মিশ্রিত করে জেলের মধ্যে। মিশ্রণ শেষ হয়ে গেলে, উপরের মিশ্রিত জেল সমাধানটি পুনরায় মোড়ানো এবং রাতারাতি ফ্রিজে রাখুন।
11. এখান থেকে জেলটি কোষের প্রবর্তনের জন্য বা মুদ্রণের মতো অন্যান্য ব্যবহারের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

কোষ যোগ করা:

1. কোষগুলি ফিল্টার করুন যাতে তারা একই আকারের হয়। ফিল্টার করার জন্য আমাদের পদ্ধতি হল

   পেট্রি ডিশ থেকে কোষগুলিকে হালকাভাবে স্ক্র্যাপ করুন এবং কোষগুলি ফিল্টার করার জন্য 380 মাইক্রোমিটার চালনী ব্যবহার করুন।

2. মিশ্রণের ক্ষতি এড়ানোর জন্য একটি ফ্ল্যাট হেড স্প্যাটুলা ব্যবহার করে হাইড্রোজেল দ্রবণে ফিল্টার করা কোষগুলিকে আস্তে আস্তে মেশান (যা অটোক্লেভ করা হয়েছে)।
3. কোষ মিশ্রণের পর বুদবুদগুলোকে কেন্দ্র করে
4. এখান থেকে হাইড্রোজেল সম্পূর্ণ এবং মুদ্রণ, নিরাময় এবং ভবিষ্যতের পরীক্ষার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

কীভাবে নিরাময় সমাধান তৈরি করবেন (0.1 এম ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড, CaCl2)

উপকরণ

ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড

ddH20

সুক্রোজ (3 wt %)

পদ্ধতি (1L নিরাময় সমাধান করতে)

1. 147.01g ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড, 30 মিলি সুক্রোজ এবং 1L ddH20 পরিমাপ করুন।
2. একটি বড় বিকার বা পাত্রে ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড, সুক্রোজ এবং ddH20 মেশান।
3. নিরাময়ের জন্য কমপক্ষে 10 মিনিটের জন্য নিরাময় দ্রবণে জেল ডুবিয়ে রাখুন।

ধাপ 13: মুদ্রণ

তত্ত্বগতভাবে, বায়োপ্রিন্টিং অত্যন্ত সহজ; যাইহোক, অনুশীলনে, অনেকগুলি কারণ রয়েছে যা ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। এই জেল দিয়ে, আমরা দেখেছি যে আমাদের আবেদনের সফলতা বাড়ানোর জন্য বেশ কিছু কাজ করা যেতে পারে:

1. মুদ্রণের সময় জেল আংশিকভাবে নিরাময় করার জন্য অল্প পরিমাণ CaCl2 দ্রবণ ব্যবহার করুন,
2. আনুগত্য বাড়াতে পেট্রি ডিশের নীচে একটি কাগজের তোয়ালে ব্যবহার করুন
3. সমগ্র প্রিন্টে CaCl2 অল্প পরিমাণে ছড়িয়ে দিতে একটি কাগজের তোয়ালে ব্যবহার করুন
4. সঠিক ফ্লোরেট খুঁজে পেতে রিপেটিয়রে ফ্লোরেট স্লাইডার ব্যবহার করুন

বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন এবং বিভিন্ন জেলের জন্য, বিভিন্ন কৌশল ব্যবহারের প্রয়োজন হতে পারে। আমাদের পদ্ধতিটি কয়েক মাস ধরে তৈরি হয়েছিল। ধৈর্য চাবিকাঠি।

সৌভাগ্য যদি আপনি এই প্রকল্পটি চেষ্টা করেন এবং নির্দ্বিধায় কোন প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করুন।

Arduino প্রতিযোগিতা 2019 এ প্রথম পুরস্কার