Impresión 3D multimodal de fantasmas para simular tejido biológico

Canzhen Ma; Shuwei Shen; Guangli Liu; Siyue Guo; Buyun Guo; Jialuo Li; Kuiming Huang; Yidan Zheng; Pengfei Shao; Erbao Dong; Jiaru Chu; Ronald X. Xu

doi:10.3791/60563

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Artículo de método

Impresión 3D multimodal de fantasmas para simular tejido biológico

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DOI:

10.3791/60563

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11 de enero de 2020

Canzhen Ma^*¹^,² , Shuwei Shen^*¹^,² , Guangli Liu¹ , Siyue Guo¹^,² , Buyun Guo¹^,² , Jialuo Li¹^,² , Kuiming Huang¹^,² , Yidan Zheng¹ , Pengfei Shao¹^,² , Erbao Dong¹^,² , Jiaru Chu¹ , Ronald X. Xu¹^,²^,³

¹Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, ²Key Laboratory of Precision Scientific Instrumentation of Anhui Higher Education Institutes, University of Science and Technology of China, ³Department of Biomedical Engineering, The Ohio State University

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

El recubrimiento de espín, la impresión de polirreactores y el modelado de deposición fundida están integrados para producir fantasmas heterogéneos multicapa que simulan las propiedades estructurales y funcionales del tejido biológico.

Resumen

La imagen óptica biomédica está desempeñando un papel importante en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades. Sin embargo, la precisión y la reproducibilidad de un dispositivo de imagen óptica se ven muy afectadas por las características de rendimiento de sus componentes, el entorno de prueba y las operaciones. Por lo tanto, es necesario calibrar estos dispositivos mediante estándares fantasma trazables. Sin embargo, la mayoría de los fantasmas disponibles actualmente son fantasmas homogéneos que no pueden simular características multimodales y dinámicas del tejido biológico. Aquí, mostramos la fabricación de fantasmas heterogéneos de simulación de tejido utilizando una línea de producción que integra un módulo de recubrimiento de espín, un módulo de polijet, un módulo de modelado de deposición fusionada (FDM) y un marco de control automático. La información estructural y los parámetros ópticos de un "fantasma óptico digital" se definen en un archivo prototipo, importado a la línea de producción y fabricados capa por capa con interruptor secuencial entre diferentes modalidades de impresión. La capacidad técnica de una línea de producción de este tipo se ejemplifica con la impresión automática de fantasmas que simulan la piel que componen la epidermis, la dermis, el tejido subcutáneo y un tumor incrustado.

Introducción

Las imágenes ópticas biomédicas representan una familia de herramientas de imágenes médicas que detectan enfermedades y anomalías tisulares basadas en interacciones lumígicas con tejido biológico. En comparación con otras modalidades de diagnóstico por imágenes, como la resonancia magnética (RM) y la tomografía computarizada (TC), las imágenes ópticas biomédicas aprovechan la medición no invasiva de características estructurales, funcionales y moleculares del tejido utilizando dispositivos portátiles y de bajo costo^1,^2,^3,⁴. Sin embargo, a pe....