Impressão 3D multimodal de fantasmas para simular tecido biológico

Summary

Revestimento de spin, impressão polijato e modelagem de deposição fundida são integrados para produzir fantasmas heterogêneos multicamadas que simulam propriedades estruturais e funcionais do tecido biológico.

Abstract

A imagem óptica biomédica está desempenhando um papel importante no diagnóstico e tratamento de várias doenças. No entanto, a precisão e a reprodutibilidade de um dispositivo de imagem óptica são muito afetadas pelas características de desempenho de seus componentes, o ambiente de teste e as operações. Portanto, é necessário calibrar esses dispositivos por padrões fantasma rastreáveis. No entanto, a maioria dos fantasmas atualmente disponíveis são fantasmas homogêneos que não podem simular características multimodais e dinâmicas do tecido biológico. Aqui, mostramos a fabricação de fantasmas heterogêneos simuladores de tecidousando uma linha de produção que integra um módulo de revestimento de rotação, um módulo de polijato, um módulo de modelagem de deposição fundida (FDM) e uma estrutura de controle automático. As informações estruturais e os parâmetros ópticos de um "fantasma óptico digital" são definidos em um arquivo protótipo, importado para a linha de produção, e fabricados camada por camada com alternagem sequencial entre diferentes modalidades de impressão. A capacidade técnica de tal linha de produção é exemplificada pela impressão automática de fantasmas simuladores de pele que compõem a epiderme, derme, tecido subcutâneo e um tumor embutido.

Introduction

A imagem óptica biomédica representa uma família de ferramentas médicas da imagem latente que detectam doenças e anomalias do tecido baseadas em interações claras com tecido biológico. Em comparação com outras modalidades de imagem, como ressonância magnética (RM) e tomografia computadorizada (TC), imagens ópticas biomédicas aproveitam a medição não invasiva de características estruturais, funcionais e moleculares de tecidos usando dispositivos de baixo custo e portáteis^1,2,3,4. No entanto, apesar de sua superioridade em custo e portabilidad....

Protocol

1. Preparar materiais para impressão 3D

NOTA: Nossa linha de produção fantasma óptico usa uma variedade de materiais de impressão para simular as heterogeneidades estruturais e funcionais do tecido biológico. A seleção dos materiais de impressão também depende dos processos de fabricação.

1. Preparação material para impressão de revestimento de rotação
   1. Adicione 100 mg de dióxido de titânio (TiO₂₎em pó em um copo contendo 100 mL de resina fotopolímera de esteletografia (SLA).
   2. Mexa a mistura no copo por 30 min em um agitador magnético.
   3. Selar o copo com papel alumínio e sonicate-lo em uma máquina....

Results

Fantasma fabricado pelo revestimento da rotação
O revestimento da rotação distribui uniformemente as gotículas na carcaça girando a plataforma giratória, e uma única camada do corpo original é fabricada após a cura. A velocidade de rotação do substrato e o tempo de rotação não só afetam a qualidade da superfície do fantasma, mas também determinam a espessura de cada camada do fantasma. Fantasmas de diferentes espessuras podem ser fabricados por revestimento de rotação repetitivo camada por camada. Os .......

Discussion

Na fabricação do fantasma multicamadas, o material usado para revestimento de rotação é uma espécie de material curável em luz em vez de PDMS. A camada intermediária é impressa com o método de impressão polijato, que usa a resina curável como matéria-prima. Embora os fantasmas pdms finos possam ser feitos por revestimento de rotação depois de adicionar álcool tert-butyl, uma camada PDMS não pode efetivamente se ligar ao material curável à luz durante a impressão polijato. Portanto, escolhemos a resina curável para revest.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-Hidroxi-2-metilpropiofenona	aladdin	H110280-500g	Iniciador de luz http://www.aladdin-e.com/
Sistema de controle de impressão	3D USTC	USTC-3DPrinter_control1.0	feito sob medida github: https://github.com/macanzhen/
de impressão 3D	USTC	USTC-3DPrinter1.0	personalizado
AcroRip cor	Human Plus	AcroRip v8.2.6
All-in-one bico de corte script	Shenzhen CBD Technology Co., Ltd.		github: https://github.com/macanzhen/< / a >
Corante vermelho chinês	Juents		solúvel em óleo
Cura	Ultimaker	Cura_15.04.6
Cera de gel	Shanghai Lida Industry Co., ltd.	Ponto	de fusão LP: 56 ° C
Grafite	aladdin	G103922-100g	Alterar objeto parâmetros de absorção óptica http://www.aladdin-e.com/
PDMS	Dow Corning	184
Dióxido de titânio	ALDRICH	24858-100G	347 nm
Trietilenoglicol dimetacrilato	aladdin	T101642-250ml	Monômero fotopolimerizado http://www.aladdin-e.com/
Tinta UV SLA Resina de Fotopolímero	time80s	RESIN-A	http://www.time80s.com/zlxz