Name: 연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3D 인쇄 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 17 s
Description: 학습하세요 저렴한 데스크톱 3D 프린터를 이용해 생분자 구조의 정확한 물리적 모델을 제작하는 방법을. UCSF Chimera와 Autodesk NetFabb을 활용한 PDB 데이터 처리 및 출력 최적화 기술을 익혀 연구와 교육에서 분자 구조 이해를 향상시키세요.

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저자는 Deis3D, Brandeis 3D 프린팅 클럽 및 Brandeis Library/LTS/Makerlab 회원들의 지원에 감사드립니다. 이 작업은 NSF가 Pomeranz Krummel에게 수여한 보조금(Award No. 1157892)으로 부분적으로 자금을 지원받았습니다. 튀빙겐 대학교에 수여된 BMBF의 ESIT 보조금; 미국 국립보건원(National Institutes of Health), 보건복지부(Department of Health and Human Services)의 미국 연방 기금(계약 번호). GS35F0373X. 분자 그래픽 및 분석은 UCSF Chimera 패키지로 수행되었습니다. Chimera는 샌프란시스코 캘리포니아 대학교(University of California, San Francisco)의 Resource for Biocomputing, Visualization, and Informatics(NIGMS P41-GM103311에서 지원)에 의해 개발되었습니다.

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</ol>

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생체 분자의 실제 3D 모델 시각화의 일반적인 컴퓨터 기반 방법에 강력한 보완을 제공합니다. 실제 3D 표현의 추가 속성은 생체 분자 구조의 직관적 인 이해에 기여한다. 생체 분자의 실제 3D 모델의 구조는 인간 감각 잘 발달 모드 활용 매체의 사용을 통해 학습을 용이하게 할 수있다. 3D 모델은 연구원에 보조제로서뿐만 제공하지만, 교육적 활동을 용이하게하기 위해 사용될 수 있고, 학습이 13, 14, 15이 결과의 달성을 높일 수있다. 폴리펩티드 자석 (16)의 모델에 도시 된 바와 같이, 조립과 분해를 허용하도록 프라 모델에 추가 될 수있다. 또한, 3 차원 프린트 된 물체를 microfl 할뿐만 아니라 실험실 장비 (17)의 제조에 모두 연구에 사용될 수있다셀 (18) 및 결정 (19) 또는 뉴런 (20)의 모델 uidic 장치. 물리 모델의 조작은 새로운 통찰력을 자극 할 수 공동 토론을 촉진하는 역할을 할 수 있습니다. 프린터의 비용에서 3D 프린팅 기술과 감소의 최근 발전은 개별 사용자에 의해 생체 분자의 복잡한 물리적 3D 모델을 만들 수 있습니다. FFF 프린팅 기술은 일반적인 기타 방법보다 저렴하지만, 이는 많은 제한을 야기. 3 차원 프린팅 공정은 시간 소모적이며, 기계적 고장이 발생 않는다. FFF 프린터는 보통 컬러 정보 표시 제한 부 당 하나의 재료를 인쇄 할 수있다. FFF 프린터로 만든 모델의 해상도는 레이어 당 100 μm의 주위에, 낮습니다. 우리는 독자 이러한 제한 작동하고 관심을 자신의 프린터와 생체 분자 (들)에 대한 접근 방식을 개발하기를 권장합니다. 우리는 proce을 제시했다사용자의 요구 SSES는 정확한 정보 및 인쇄 인 관심을 자신의 생체 분자의 사용자 지정 3D 표현을 개발. 어떤 새로운 기술과 마찬가지로, 그것의 사용시 극복해야한다 &quot;성장통은&quot;종종있다. 우리는 문제가 3D 인쇄 생체 분자 (보충 6)의 공정에서 발생할 수있는 여러 가지 실시 예를 제공한다. 마지막으로,이 문서를 통해, 그것은 생체 분자의 3 차원 인쇄에 종사하는 사용자 커뮤니티의 성장에 기여하는 우리의 목표입니다. 중요한 것은, NIH는 3D 모델을 공유 할 수있는 대중에 대한 데이터베이스를 구축하고 방법들을 열을 인쇄하는 데 사용. 우리는 강력하게이 독특한 자원 (국립 보건원 3D 인쇄 Exchange를 3D 모델 인쇄 및 배경 정보를 업로드하는 방법에 대한 지침은 부록 7 참조)에 참여 바랍니다.

기능 및 생리 활성 물질의 활성의 완전한 이해는 3 차원 구조의 결정을 필요로한다. 이는 통상적으로 X 선 결정학, NMR, 또는 전자 현미경을 사용하여 달성된다. 3 차원 구조가 1을 나타내는 구조를 닮은 모델과 정확한 또는 객체 인식을 통해 알 수있다. 연구자가 검증 탐구 및 생체 분자의 기능에 대한 결과 가설을 의사 소통을 위해 역사적으로, 실제 3D 모델의 구축이 필요했다. 예컨대 왓슨 - 크릭의 DNA 이중 나선과 폴링의 알파 헬릭스, 이러한 모델은 구조 - 기능 관계에 고유 한 통찰력을 제공하는 핵산 및 단백질 구조 기능 2, 3, 4의 우리 빠른 이해 선회 하였다. 복합 단백질 및 핵산 모델을 생성 할 수 있지만,시간과 실제 모델 구축의 비용을 최종적으로 컴퓨터를 이용한 분자 시각화의 상대적 용이성 능가 하였다. 또한 첨가제 제조 알려진 3D 인쇄의 개발은, 생체 분자 (5)의 물리 모델 구조를 다시 사용할 수있다. 3D 인쇄 재료 (들)의 층의 순차 첨가를 통해 디지털 파일의 실제 3 차원 물체를 제조하는 공정이다. 다양한 메커니즘이 과정에 사용된다. 최근까지, 생체 분자의 물리 모델을 생성하는 데 사용되는 컴퓨터는 널리 사용하기에는 너무 비싸다. 그러나, 지난 10 년 3 차원 프린팅 기술은 용융 필라멘트 제조 (FFF)는 특히 민생 6가 액세스 할 수 있도록 현저하게 진보되었다. FFF 프린터는 이제 높은 학교, 도서관, 대학, 연구소에서 일반적으로 사용할 수 있습니다. 3D 프린팅 기술의 큰 경제성과 접근성가능 정확한 실제 3D 생체 분자 모델 7, 8, 9로 디지털 생체 분자 3D 모델로 변환했다. 이러한 모델은 단일 생체 분자의 간단한 표현뿐만 아니라, 리보솜 및 바이러스 캡시드 구조와 같은 복잡한 거대 분자 어셈블리뿐만 아니라 포함되어 있습니다. 열가소성 압출 방법을 사용하여 특히 그러나, 개별 생체 분자 및 거대 분자 어셈블리를 인쇄하는 공정은 여러 과제를 제기. 특히, 생체 분자의 표현은 종종 프린터를 생산하기 어려운, 생성 및 성공적으로 인쇄 분자 모델링, 3D 모델링 및 3D 프린터 소프트웨어와 기술이 필요합니다 디지털 모델을 처리하는 복잡한 형상을 가지고있다. 널리 생체 분자를 인쇄하는 3D 워크 플로우의 네 단계에서 발생한다 : (1) 3D 인쇄에 대한 좌표 파일에서 생체 분자 모델을 준비하는 단계;(2) 모델 프린터와 물리적으로 생체 분자 모델을 지탱하는지지 구조를 생성하는 세그먼트에 &quot;슬라이스&quot;소프트웨어에 생체 분자 모델을 가져 오기; (3) 적절한 필라멘트를 선택하고, 3 차원 모형을 인쇄; (4) 모델의지지 재료를 제거하는 단계를 더 포함하는 포스트 - 프로덕션 처리 단계 (도 1, 2). 계산적으로, 생체 분자의 좌표 파일 조작이 프로세스의 제 1 단계는 매우 중요하다. 이 단계에서, 사용자는 스트럿 형태의 모델을 구축 증강뿐만 아니라, 사용자가 선택 표시하는 것과 외부 구조물을 제거 할 수있다. 또한, 표시의 선택이 단계에서 이루어진다 : 표면 표현, 리본 및 / 또는 개별 원자로서 생체 분자의 전부 또는 일부를 표시 할 것인지. 필요한 추가 및 / 또는 콘텐츠의 감산이 이루어지는 상기 표시가 선택되면, 구조는 3 차원 MO로 저장된델 파일. 다음으로, 파일은, 생체 분자의 플라스틱 복제본으로, 층에 의해 3D 인쇄 출력 할 수있는 파일의 레이어로 모델을 변환하는 제 2 소프트웨어 프로그램에서 개방된다. 우리 프로토콜의 목적은 FFF 프린터에 액세스 할 수 있지만 더 비싼 3D 인쇄 기술 한 사용자의 많은 수의 분자 모델의 제조에 이용할 수있게하는 것이다. 여기서는 FFF 인쇄를 위해 최적화 된 방식으로, 3D 데이터로부터 생체 분자의 3D 인쇄하기위한 가이드를 제공한다. 복잡한 생체 분자 구조의 인쇄 적성을 극대화하고 물리 모델의 간단한 사후 처리를 보장하는 방법을 우리는 세부 사항. 몇 가지 일반적인 인쇄 자료 또는 필라멘트의 특성을 비교하고, 그 사용에 대한 권장 사항은 유연한 인쇄가 제공됩니다 만들 수 있습니다. 마지막으로, 다른 분자 표현의 사용을 보여 3D 인쇄 생체 분자 모델의 일련의 예를 보여.

<table><tbody><tr><td>Filament</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PLA 3D 프린팅 필라멘트(1.0kg 롤)</td><td>Quantum3D 프린팅</td><td>http://quantum3dprinting.com/</td> <td>아주 좋은 품질의 PLA 필라멘트, 강력히 추천하는</td></tr><tr><td>NinjaFlex Flexible 3D 프린팅 필라멘트</td><td>Ninjatek</td><td>https://ninjatek.com/</td> <td>고품질 유연한 필라멘트</td></tr><tr><td>PLA 필라멘트 PrimaValue & PrimaSelect</td><td>3DPrima</td><td>http://3dprima.com/</td> 필라멘트<td>의 고품질 유럽 공급</td></tr> 업체<tr><td><강력한>프린터</강력한></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prusa I3 MK2 3D 프린터</td><td>Prusa Research</td><td>http://www.prusa3d.com/</td> <td>인기 있는 3D 프린터</td></tr><tr><td>MakerGear M2 Revision E (M2e)</td><td>MakerGear</td><td>http://www.makergear.com/</td> <td>폐쇄 소스, 매우 높은 품질의 프린터</td></tr><tr><td>Ultimaker 2</td><td>Ultimaker</td><td>https://ultimaker.com/</td> <td>매우 안정적이고 사용하기 쉬운 프린터,</td></tr><tr><td>3Dhubs.com Flashforge Creator Pro</td><td>Flashforge</td><td>http://www.flashforge-usa.com</td> 에서 최고 등급 <td>신뢰할 수 있는 이중 압출 프린터,</td></tr> <tr><td>3Dhubs.comSoftware</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Simplify3D 슬라이서</td><td>Simplify3D</td><td>에서 최고 등급https://www.simplify3d.com/</td> <td>우수한 슬라이싱 소프트웨어</td></tr><tr><td>Netfabb</td><td>Autodesk</td><td>http://www.autodesk.com/education/free-software/netfabb</td><td>교육 목적으로 무료로 제공되는 메시 복구 소프트웨어</td></tr><tr><td>Chimera</td><td>University of California, San Francisco</td><td>https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/</td> <td>Chimera molecular vizualizer</td></tr><tr><td>Meshmixer</td><td>Autodesk</td><td>http://www.meshmixer.com/</td> <td>모델 오리엔테이션에 사용되지만 다른 기능이 있습니다</td>.</tr></tbody></table>

연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3d 인쇄

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

생체 분자의 물리적 3차원(3D) 모델의 구성은 구조-기능 연구에 독특하게 기여할 수 relationship. 3D 구조는 컴퓨터 화면의 2차원적이고 독점적인 시각적 매체를 사용하여 가장 자주 인식됩니다. 디지털 3D 분자 데이터를 실제 물체로 변환하면 직접 입체 시각, 터치 및 상호 작용을 포함하여 확장된 범위의 인간 감각을 통해 정보를 인식할 수 있습니다. 이러한 유형의 모델은 새로운 통찰력을 촉진하고, 가설 검증을 가능하게 하며, 생체 분자의 기능에 대한 개념적 정보에 대한 심리적 또는 감각적 닻 역할을 합니다. 최근 소비자 3D 프린팅 기술의 발전으로 인해 처음으로 다양한 분자 표현에서 과학적으로 정확한 고품질 생체 분자 모델을 비용 효율적으로 제작할 수 있게 되었습니다. 그러나 가상 모델과 인쇄 매개변수의 최적화는 자세한 지침 없이는 어렵고 시간이 많이 걸립니다. 여기에서는 융합 필라멘트 제조 기술을 사용하는 오픈 소스 또는 저비용 소프트웨어와 저비용 3D 프린터를 사용하여 연구 및 교육학을 위한 생체 분자 모델의 디지털 설계 및 물리적 제작에 대한 가이드를 제공합니다.

안정성, (ⅱ) 신중 (III)의 생체 분자를 인쇄, 가장 통찰력과 안정성을 제공하는 것 인 이차 구조의 표현 형식이나 스타일을 선택을 제공하기 위해 (ⅰ) 육화 결합 : 생체 분자를 안정하고 유익한 3D 인쇄 모델에 의해 제조 될 수있다 하나 이상의 분자 표현, (ⅳ) 모든 렌더링 또는 생체 분자의 일부 유연성, 또는 (V) (접속 조각 즉,) 모듈 형 복잡한 어셈블리를 생성하는 필라멘트를 사용. 이러한 유익하고 안정적인 모델을 인쇄하는 방법을 설명하기 위해, 우리는 염색질의 구성 요소와 염색질의 가상 모델을 생산에 집중했다. 염색질은 매우 복잡한 단백질 DNA 조립체이다. 염색질의 기본 단백질 서브 유닛은 히스톤 단백질이다. 네 히스톤 단백질은 각 나선 이루어져있다확장 된 알파 나선 및 제 뒤에 -loop 나선 (는 &quot;히스톤 배&quot;) &quot;히스톤 배.&quot; 히스톤 단백질 구조 용이 &quot;리본&quot;표현 (도 3a)을 사용하여 제조 할 수있다. 대안 적으로, 히스톤 단백질의 구조는 단지 그 표면 (도 3b)을 이용하여 표시 할 수있다. 구형 히스톤 량체를 형성하도록 조립 네 히스톤 단백질의 각각의 두 개의 카피들이있다. 히스톤 옥타 때문에 이러한 기능을 인쇄 할 필요가있는 더 큰 규모로, 리본 또는 메모리 표현으로 완전히 인쇄하기에는 너무 크다. 따라서, 이러한 큰 단백질 어셈블리는 최고의 표면 표현 (그림 3C)를 사용하여 표시됩니다. DNA는 10 nm의 직경 뉴 클레오 코어 입자를 형성하는 히스톤 옥타 주변 경로를 도표화한다. DNA의 경로는 두 개의 가장 좋은 모델을 인쇄하고 DNA (도 3D)을위한가요 성 섬유를 이용하여 표시 할 수있다. 뉴 클레오 코어 입자 스택서로에, 30 nm의 직경 &quot;섬유&quot;왼손 suprahelical 구조 고차 조립체를 형성한다. 최고의 10 나노 뉴 클레오 코어 입자가 30 나노 염색질 조립, 인쇄 개별 &quot;디 - 뉴 클레오&quot;입자 (그림 3E)을 형성 한 후 (그림 3 층)를 인쇄 한 후이를 스택 스택 수있는 방법을 설명합니다. 일단도 4에 도시 된 바와 같이 하나의 압출 표면 리본 흐름은, 원자, 분자, 및 복합 모델을 탐색 범위, 상기 마스터. 예를 들어, 표면과 리본 표현이 복잡 떨어진 다른 부분 (도 4b를 DNA 폴리머 라제를 참조)를 설정하기 위해 결합한다. 하나의 3D 객체에 동시에 두 개의 필라멘트를 용융 할 수있는 이중 압출 프린터를 사용하여보다 유익하고 매력적인 모델을 확인합니다 (그림 4C 참조). 대안 적으로, 상기 모델 페인트의 부품 (참조 : 구안오프라인 및 알파 나선,도 4a). 인쇄 및 나트륨 채널 같은 단백질 복합체의 서브 유니트를 조립하거나 복잡 별개의 부품을 인쇄하고 큰 다색 모델에 나중에 조립하여 더욱 수행합니다 (HIV 항체와 리보솜 복합체를 참조도 4C). 이러한 복합 모델은 단일 필라멘트 인쇄에 비해 기능적인 특징을 보여 더 잘 할 수 있습니다. 다른 색상을 강조 예를 들어, 단백질 대 단백질 (HIV 모델) 또는 RNA에 비해 당화 (리보솜 모델, 그림 4C 참조). 또한 하나의 3D 구성은 두 부분의 가까운 착용감을주는 경우 항체가, (gp120의 항체에 의해 결합도 4C 참조) HIV 표면에 결합처럼, 교육 3D 퍼즐의 창조를 위해 수 있습니다. 이러한 모델을 인쇄하는 지시가 보충 5. 또한에서 발견 될 수 있고, 우리는 일의 3D 모델의 구성을 도시하는 보충 비디오를 제공 한E FO는이 촉매기구 효소 중에 발생하는 회전기구 요점을 되풀이 할 수 있도록하는 방식으로 인쇄 부분 조립 하였다 / F1 프로톤 ATP 신타. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/55427/55427fig1.jpg" /> 그림 1. 워크 플로우 준비하고 3D 모델을 인쇄합니다. 물리적 생체 분자 3D 인쇄 생산 단계 도시이다 : (I)의 표현을 선택 포함하는 모델을 준비는; (ii) 상기 모델의 .STL 저장된 파일을 열고 슬라이싱 소프트웨어를 사용하여 파일을 처리하는 단계; (ⅲ) 모델을 인쇄 재료 또는 필라멘트를 선택; 그리고 마지막으로, (IV) 후반 단계를 수행하는 단계를 포함한다.<a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55427/55427fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/55427/55427fig2.jpg" /> 준비의 다양한 단계에서 모델의 다른 표현 2. 비주얼을줍니다. 맨 윗줄 : 두 가지 모델 (유비퀴틴 (PDB 1UBQ) 및 아르기닌)의 일반적인 표현은 프로그램 키메라를 사용하여 시각. 기능 유비퀴틴과 아르기닌의 종류에 따라 색깔 키메라의 STL 모델에서 생성 된 인쇄 공구 경로 : 중동 행 (오렌지 : 메우는 패턴, 진한 파란색 : 외부 쉘, 라이트 블루 : 내부 쉘). 하단 행 : 유비퀴틴과 아르기닌의 최종 인쇄합니다. 유비퀴틴의 표면과 두 개의 리본 모델은 기본 키메라의 STL 출력의 300 %에 인쇄 (키메라 기본 모델 1 nm의 인쇄에 1cm이다)를 지닌 모델 w 동안로 1,000 %로 인쇄. 키메라 기본 리본 또는 스틱 모델은 제대로 인쇄가 너무 얇은하지만 두꺼워 버전은 안정적으로 인쇄됩니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55427/55427fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/55427/55427fig3.jpg" /> 3. 뉴 클레오 사례 연구를 그림. (A) 농축에 의해 렌더링 단일 히스톤 H3 단백질 &quot;리본은,&quot;300 %에 인쇄. 200 %에 인쇄 (B) 히스톤 H3 단백질 &quot;표면&quot;표현. 100 % 인쇄 옥타 (C) 히스톤 단백질. 100 % 인쇄 유연한 DNA (흰색)와 함께 단지에 (D) 히스톤 단백질 옥타 (오렌지). (E) Dinucleosome 표면 모델은 기본 프로브 반경 인쇄 100 % 배율로 인쇄. (F)는의 m수동으로 50 %와 25 % 크기로 인쇄 된면이 3 Å의 프로브 반경 렌더링 된 &quot;10 나노&quot;dinucleosome, 개별적으로 인쇄 된 모델을 적층하여 만든 염색질 &quot;30 나노 섬유&quot;의 ODEL 및 개최 함께 플레이 - 찰흙으로. 3D 인쇄는 dinucleosome (PDB 1ZBB)의 모델에서 생성되었다. 모든 모델은 NIH 3D 인쇄 교환 (11)에서 다운로드 자유롭게 사용할 수 있습니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55427/55427fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/55427/55427fig4.jpg" /> 3D 인쇄 모델도 4 예는 필라멘트의 프린터를 사용하여 제조. (A) 왼쪽, 육각형 얼음 결정 (이중 필라멘트 인쇄)에서 물 분자의 볼과 스틱 모델입니다. 중동, 염기 (구아닌)의 모델입니다. 오른쪽, 단백질 알파 시간<html> 수소 결합을 보여주는 elix 백본 전용 모델 (검은 색). 구아닌과 알파 나선은 sharpies 수동 컬러 하였다. (B) 왼쪽, 서로 결합되는 4 개의 서브 유닛으로 구성 나트륨 채널 (PDB 3E89). 중동은 말라리아 원충의 L-젖산 탈수소 효소 (PDB 1T2D)는 리본으로 인쇄. DNA의 중합 효소 활성 부위 (PDB 1KLN)의 오른쪽, 모델, 리본 등의 표면 단백질로 보여주는 DNA. (C) 왼쪽, 당 단백질과 HIV 지질 봉투 (PDB 5FUU)의 15 %에 인쇄 항체 (PDB 1IGT), 구속. 중동, 리본 (PDB 5FYJ)로 표시 항체의 가변 영역과 150 %의 당 단백질 항원 표면의 세부 사항. 박테리아 70S 리보솜 (PDB 4V5D)의 오른쪽, 모델 40 %와 20 %에서. 비율은 100 %가 1mm로 분자 인쇄 1 nm의 의미 표준 키메라 출력을 참조하십시오. 모든 모델은 NIH 3D 인쇄 교환 (11)에서 다운로드 자유롭게 사용할 수 있습니다.OAD / 55427 / 55427fig4large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

생체 분자의 물리적 모델은 연구자의 구조 기능에 대한 이해를 촉진하고, 연구자 간의 의사 소통을 돕고, 교육학적 노력에서 교육 도구 역할을 할 수 있습니다. 여기에서는 융합 필라멘트 제작 데스크톱 3D 프린터를 사용하여 정확한 생체 분자 모델을 3D 프린팅하기 위한 자세한 지침을 제공합니다.

연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3D 인쇄

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

이 프로토콜의 목표는 저렴한 데스크톱 3D 프린터를 사용하여 구조적으로 정확한 생체 분자 모델을 만들고 3D 프린팅하는 것입니다. 이 방법은 구조 데이터에서 시작하여 생체 분자의 3D 프린팅 가능한 모델을 설계하고 저가의 3D 프린터를 사용하여 제작하는 데 사용됩니다. 3D 프린팅은 물리적 모델을 통해 분자 구조와 기능에 대한 상호 작용과 논의를 촉진합니다.모델과의 상호 작용은 컴퓨터를 사용하여 가능한 것을 훨씬 능가하는 직관적인 인식을 제공합니다. 시작하려면 먼저 UCSF Chimera에 PDB 코드를 입력하여 관심 분자의 PDB 구조 파일을 가져옵니다. 그런 다음 리본의 직경을 두껍게 하여 성공적으로 인쇄할 수 있도록 합니다.Tools and Depiction(도구 및 묘사)에서 리본 스타일 편집기 메뉴를 사용합니다. Scaling 탭에서 구조체 유형에 따라 모든 항목의 높이를 0.7 이상으로 변경합니다. 더 견고한 모델을 얻으려면 수소 결합을 표시하십시오.그런 다음 PseudoBond 스타일을 stick으로 변경하고 반경을 0.6으로 변경합니다. 이제 표시된 표현을 3D 파일로 내보냅니다. 파일 형식으로 STL을 선택하고 모델을 저장합니다.인쇄하기 전에 추가 처리가 필요합니다. 객체 중복으로 인해 복구가 필요하며, 이는 복잡한 모델에서 매우 일반적입니다. 이 문제를 해결하려면 Autodesk NetFabb을 열고 Chimera에서 내보낸 STL 파일을 가져옵니다.NetFabb에서 추가 메뉴를 열고 자동 부품 복구를 선택한 다음 확장 복구를 선택하고 파일이 처리되는 동안 기다립니다. 소형 모델의 경우 몇 초가 걸리지만 대형 모델의 경우 몇 분이 걸릴 수 있습니다. 모델이 처리되면 결과를 저장합니다.모델을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Export Part and As STL을 선택하거나 Project 및 Export Project as STL을 사용합니다. 프로그램은 원본 파일과 구별하기 위해 파일 이름에 repaired를 추가합니다. STL 모델은 Autodesk Meshmixer를 사용하여 자동으로 방향을 지정하거나 단순화된 3D에서 수동으로 방향을 지정할 수 있습니다.최적의 방향은 부품 사용량을 줄이고 인쇄 시 실패 가능성을 줄입니다. 자동 방향을 지정하려면 Meshmixer를 열고 복구된 STL 파일을 가져옵니다. 그런 다음 분석 및 방향을 선택합니다.Strength Weight(강도 가중치) 값을 100으로 조정합니다. Support Volume Weight 값을 0으로 조정합니다. Support Area Weight(서포트 영역 가중치)를 0으로 조정한 다음 Update(업데이트)를 클릭합니다.그런 다음 오버행 수를 최소화하기 위해 모델을 회전합니다. 결과 방향을 수락하려면 드롭다운 메뉴를 열고 결과를 이진 STL 파일로 내보냅니다. 슬라이싱 소프트웨어를 열고 STL 파일을 선택합니다.모델을 두 번 클릭하고 배율 계수를 입력합니다. 기본값은 1,000만 개이며, 이는 인쇄된 모델의 1cm가 분자의 나노미터와 동일하다는 것을 의미합니다. 다음으로, 리본과 스틱 표현을 300% 이상으로 조정하여 인쇄할 수 있을 만큼 충분히 커지도록 합니다.원하는 대로 표면의 크기를 조정할 수 있습니다. 원하는 경우 모형의 방향을 조정한 다음 모형에 대한 지지 구조를 생성합니다. 지지부 아이콘을 클릭하고 일반 지지부를 선택합니다.최대 오버행 각도를 50도로 지정하고, 모델의 피처 크기에 적합한 기둥 해상도를 지정합니다(예: 이 예에서는 3mm). 그런 다음 자동 지지부 생성을 클릭합니다. 이러한 구조는 인쇄하는 동안 모델의 분리되고 돌출된 부분을 제자리에 고정합니다.다음으로, 자동으로 생성된 지지부를 편집하여 누락된 지지부를 추가하고 불필요한 지지부를 제거합니다. 먼저 지지대 추가 도구를 사용하여 돌출된 모든 피쳐가 제대로 지지되고 구조물이 공중에 매달려 있지 않은지 확인합니다. 둘째, Remove Supports 도구를 사용하여 지지부 및 내부 캐비티(예: 알파 나선 내부 또는 바인딩 포켓)를 삭제합니다.이제 인쇄 프로세스를 추가하여 특정 프린터 및 인쇄 재료에 대한 모델 G 코드를 준비합니다. 다음과 같이 인쇄 처리 설정을 편집합니다. 인쇄할 필라멘트 유형을 선택합니다.PLA를 사용하는 것이 좋습니다. 그런 다음 재료의 초기 흐름이 잘 되도록 스커트를 추가합니다. 그런 다음 뗏목을 추가하여 모형과 지지부를 고정합니다.리본 모형의 경우 50%의 채우기를 사용하고 표면 모형의 경우 20%의 채우기를 사용합니다. 성공적인 인쇄를 위해 조정할 수 있는 다른 많은 매개변수가 있습니다. 자세한 내용은 웹 사이트의 프로그램 설명서를 참조하십시오.그런 다음 인쇄 준비를 클릭하고 적절한 프로세스를 선택합니다. 이렇게 하면 모델이 여러 층으로 분할되고 프린터 노즐이 따라갈 경로를 구성합니다. 인쇄 실패를 일으키는 모델의 문제는 종종 궤적 인쇄물에서 발견될 수 있습니다.항상 생성된 궤적을 검사하고 필요한 경우 모델을 재작업하는 것이 중요합니다. 마지막으로 G 코드 궤적에 오류가 있는지 검사합니다. 돌출부 아래에 지지대가 없거나, 넘어질 수 있는 높고 고립된 구조물, 원치 않는 구멍 또는 너무 얇아서 인쇄할 수 없는 영역이 있는지 확인합니다.인쇄 궤적이 만족스러우면 G 코드 파일로 저장합니다. 그렇지 않으면 모델, 방향 또는 프로세스 설정을 편집하고 다시 시도하십시오. 시작하려면 필라멘트를 로드하고 베드가 수평인지 확인하여 프린터를 준비합니다.그런 다음 컴퓨터에서 스트리밍하거나 프린터에 연결된 SD 카드에서 프린터에서 G-Code를 실행합니다. 첫 번째 레이어가 성공적으로 완료될 때까지 인쇄를 확인하고 오류가 있으면 프로세스를 중단합니다. 데스크톱 3D 프린터는 고장이 나기 쉬우므로 신규 사용자에게는 실망스러울 수 있습니다.부록에 일반적인 문제와 해결 방법을 나열했으며 독자가 온라인 리소스를 활용하여 프린터 문제를 해결하도록 권장합니다. 인쇄가 완료되면 모델을 실온으로 식힌 다음 옆으로 부드럽게 당겨 빌드 플레이트에서 분리합니다. 뗏목이 빌드 플레이트에 강하게 부착되면 날카로운 모서리를 사용하여 조심스럽게 들어 올립니다.그런 다음 표준 플라이어를 사용하여 모델에서 지지 구조를 제거합니다. 많은 경우 표준 플라이어로 제거할 수 있으며, 손이 닿기 어렵거나 섬세한 구조에 연결된 것은 절단 플라이어를 사용하여 제거할 수 있습니다. 유비퀴틴의 리본 모델은 알파 나선과 베타 시트의 구조와 수소 결합의 위치를 보여줍니다.이에 비해 유비퀴틴의 표면 모델도 만들 수 있습니다. 원자 표현이 있는 알파 나선 모델은 아미노산 잔기가 수소 결합과 연결되어 나선형 2차 구조를 형성하는 방법을 보여줍니다. 히스톤 H3 단백질 모델은 리본 및 표면 표현으로 만들 수 있습니다.이러한 모델은 여러 히스톤이 서로 상호 작용하여 더 큰 복합체를 형성하는 방법을 보여줍니다. 히스톤 단백질의 옥타머는 뉴클레오솜의 핵심을 형성하여 히스톤 소단위체의 4차 구조를 드러냅니다. 히스톤 팔타머 주위를 감고 뉴클레오솜 코어 입자를 형성하는 DNA는 유연한 필라멘트로 인쇄되어 제거, 꼬임 및 감길 수 있습니다.마지막으로, 디뉴클레오솜 표면 모델은 뉴클레오솜 코어 입자가 어떻게 끈에 구슬로 형성되는지 보여줍니다. 염색질 섬유의 나선형 구조를 나타내기 위해 여러 개의 디뉴클레오솜이 쌓일 수 있습니다. 생체 분자의 물리적 모델은 디지털 모델보다 장점이 있습니다.그들은 조작되거나, 가리키거나, 연구자와 학생 간에 전달될 수 있습니다. 이러한 조치는 아이디어의 의사 소통을 개선하거나 분자의 특징을 지적하는 데 도움이 될 수 있습니다. 분자 모델은 복잡한 3D 형상을 가지고 있기 때문에 프린팅이 어려울 수 있으며 약간의 시행착오가 필요할 수 있습니다.우리의 프로토콜은 사용자가 프로세스에서 가장 일반적인 문제를 극복하는 데 도움이 될 것입니다. 이 프로토콜을 따르면 융합 필라멘트 제작 3D 프린터를 사용하여 생체 분자의 디지털 3D 모델을 생성하고, 3D 파일을 처리하고, 물리적 모델을 생성할 수 있습니다.

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현대 플라스틱 압출 및 인쇄 기술을 사용하면, 신속하고 저렴한 비용으로 실험실에서 촬영 X-선 중부 표준시 데이터의 물리적 모델을 생성하기 위해 지금이 가능합니다. 단층 데이터의 3 차원 인쇄 강력한 시각화, 연구, 지금은 잠복기 이미징 커뮤니티에 액세스 할 수 있습니다 교육 도구입니다.

잠복기 X-선 계산 된 단층 데이터의 3D 인쇄 설정

결정 내에서 해부학 영상 데이터를 나타내는 방법이 본 명세서에 기재되어있다. 우리는 크리스탈 유리의 SSLE (Sub-Surface Laser Engraving)에 사용하기 위해 생체 영상 데이터의 스케일 된 3 차원 모델을 작성합니다. 이 도구는 임상 또는 교육 환경에서 사용되는 전산 디스플레이 또는 3 차원 인쇄 모델에 유용한 보완책을 제공합니다.

유리 크리스탈의 후속 하위 표면 레이저 조각 (SSLE)에 대한 확장 된 해부학 모델 생체 단층 촬영 영상 데이터의 생성 및 관련 레이블

우리 불멸 하 게 종양 및 섬유 세포 bioprintable alginate/젤라틴 bioink에 포함 된 구성 된 이기종 유 방 암 모델 개발. 모델이 비보에 종양 microenvironment tumorigenesis 운전 메커니즘에 대 한 통찰력을 양보 하는 다세포 종양 spheroids의 형성을 촉진 한다.

셀 회전 타원 체 형성을 유발 하는 모델 시스템에 3D 생체 외에서 Bioprintable Alginate/젤라틴 하이드로 겔

본 문서에서는 저가형 상업용 3D 프린터를 세균 3D 프린터로 변환 하 여 패턴화 된 바이오 필름의 인쇄를 촉진할 수 있는 방법을 설명 합니다. 바이오 필름 및 바이오 잉크를 제조 하는 데 필요한 모든 측면 뿐만 아니라 생물 막의 형성을 평가 하기 위한 검증 방법도 설명 합니다.

엔지니어 드 바이오 필름의 3 차원 패터 닝-it-스스로 바이오 필름

스핀 코팅, 폴리젯 프린팅 및 융합 증착 모델링은 생물학적 조직의 구조적 및 기능적 특성을 시뮬레이션하는 다층 이기종 팬텀을 생성하기 위해 통합됩니다.

생물학적 조직을 시뮬레이션하기 위한 팬텀의 멀티모달 3D 프린팅

현미경 시스템의 물리적 모델링은 다른 방법으로 얻기 어려운 통찰력을 얻는 데 도움이됩니다. 물리적 분자 모델의 시공을 용이하게 하기 위해, 당사는 3D 프린팅을 사용하여 분자 시스템의 품질을 촉각방식으로 포착하는 기능적 거시적 모델을 조립하는 방법을 보여줍니다.

3D 프린팅을 갖춘 대화형 분자 모델 어셈블리

이 방법은 복셀 기반의 3D 프린팅 워크플로우를 보여 주며, 이는 정확한 공간 충실도 와 공간/대비 해상도로 의료 이미지에서 직접 인쇄됩니다. 이를 통해 데이터의 손실이나 변경 없이 방사선 밀도와 상관관계가 있는 형태학적으로 복잡하고 졸업된 재료를 통해 재료 분포를 정밀하고 졸업할 수 있습니다.

복셀 인쇄 해부학 : 비트 맵 인쇄를 통해 사실적이고 사전 수술 계획 모델의 설계 및 제작

이 기사에서는 세포외 기질 경화 및 섬유아세포 활성화를 연구하기 위해 광조정 가능 하이드로겔을 3D 바이오프린팅하는 방법을 설명합니다.

섬유아세포 활성화를 연구하기 위한 3D 바이오프린팅 광조정 가능 하이드로겔

마이크로미터 규모의 3D 프린팅을 통해 신경 세포 배양을 위한 고분자 장치의 신속한 프로토타이핑이 가능합니다. 원리 증명으로, 뉴런 사이의 구조적 연결은 신경돌기 성장에 영향을 미치는 장벽과 채널을 만들어 제한되었으며, 이러한 조작의 기능적 결과는 세포 외 전기 생리학에 의해 관찰되었습니다.

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이 프로토콜은 기존의 액체 배양 또는 페트리 접시보다 자연 서식지에 더 가까운 복잡한 3D 다공성 하이드로겔 매트릭스에서 박테리아 군집의 운동성과 성장을 연구하기 위한 박테리아 군집의 3차원(3D) 프린팅 절차를 설명합니다.

복잡한 3D 다공성 매체의 운동성과 성장을 연구하기 위한 3D 프린팅 박테리아

수용성 기저막 추출물은 암 연구에서 가장 널리 사용되는 생물학적 매트릭스이지만, 복잡한 유변학적 거동으로 인해 상업적으로 이용 가능한 바이오프린팅 시스템으로는 바이오프린팅이 어렵습니다. 이 작업은 단일 및 다중 레이어 모두에서 우수한 형상 충실도를 가진 순수한 매트릭스 구조를 생산하기 위한 맞춤형 바이오프린팅 전략을 제시합니다.

Design and Validation of a Volumetric-extrusion Bioprinter for Bioprinting of Soluble Basement Membrane Extract for Translational Research

학습하세요 저렴한 데스크톱 3D 프린터를 이용해 생분자 구조의 정확한 물리적 모델을 제작하는 방법을. UCSF Chimera와 Autodesk NetFabb을 활용한 PDB 데이터 처리 및 출력 최적화 기술을 익혀 연구와 교육에서 분자 구조 이해를 향상시키세요.

연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3D 인쇄

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