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Engineering

अनुसंधान और अध्यापन के लिए Biomolecular मॉडल के 3 डी प्रिंटिंग

Published: March 13, 2017 doi: 10.3791/55427
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 4, 5
1Department of Physics, Brandeis University, 2Bioinformatics and Computational Biosciences Branch (BCBB), NIH/NIAID/OD/OSMO/OCICB, 3Library/LTS/MakerLab, Brandeis University, 4Interfaculty Institute of Biochemistry (IFIB), University of Tübingen, 5Winship Cancer Institute, Emory University School of Medicine

Introduction

समारोह और एक बायोमोलिक्यूल की गतिविधि का एक पूरी तरह से समझ अपने तीन आयामी (3 डी) संरचना के निर्धारण की आवश्यकता है। यह नियमित रूप से एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी, एनएमआर, या इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग कर हासिल की है। 3 डी संरचनाओं मॉडल, या सही वस्तुओं संरचनाओं कि वे प्रतिनिधित्व करते हैं 1 दिखने की धारणा के माध्यम से समझा जा सकता है। ऐतिहासिक, भौतिक 3 डी मॉडलों के निर्माण के जांचकर्ताओं को मान्य करने का पता लगाने, और biomolecules के समारोह के बारे में जिसके परिणामस्वरूप परिकल्पना संवाद के लिए जरूरी हो गया था। ऐसे वाटसन-क्रिक डीएनए डबल हेलिक्स और पॉलिंग के अल्फा हेलिक्स, के रूप में इन मॉडलों, संरचना समारोह संबंधों में अद्वितीय अंतर्दृष्टि प्रदान की है और न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन संरचना समारोह 2, 3, 4 के बारे में हमारी समझ में जल्दी के लिए निर्णायक थे। हालांकि जटिल प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड मॉडल बनाया जा सकता है,समय और एक भौतिक मॉडल के निर्माण की लागत अंत में कंप्यूटर एडेड आणविक दृश्य के रिश्तेदार आसानी से outweighed किया गया था।

3 डी प्रिंटिंग, भी additive विनिर्माण के रूप में जाना के विकास, फिर biomolecules 5 के भौतिक मॉडल के निर्माण के लिए सक्षम है। 3 डी मुद्रण एक सामग्री (एस) की परतों के अनुक्रमिक इसके माध्यम से एक डिजिटल फाइल से एक शारीरिक, 3 डी वस्तु fabricating की प्रक्रिया है। तंत्र की एक किस्म के लिए इस प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है। अभी हाल तक, biomolecules के भौतिक मॉडल का उत्पादन किया जाता मशीनों बहुत महंगा व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जा रहे थे। हालांकि, पिछले दशक में, 3 डी प्रिंटिंग तकनीक, जुड़े रेशा निर्माण (FFF) विशेष रूप से, काफी उन्नत है, यह उपभोक्ता उपयोग के 6 के लिए सुलभ बना रही है। FFF प्रिंटर अब आमतौर पर उच्च स्कूलों, पुस्तकालयों, विश्वविद्यालयों, और प्रयोगशालाओं में उपलब्ध हैं। अधिक से अधिक सामर्थ्य और 3 डी प्रिंटिंग तकनीक की पहुंचयह संभव सही, भौतिक 3 डी मॉडल biomolecular 7, 8, 9 में डिजिटल 3 डी biomolecular मॉडल बदलने के लिए बनाया गया है। इस तरह के मॉडल एकल biomolecules के न केवल सरल अभ्यावेदन, लेकिन यह भी राइबोसोम और वायरस कैप्सिड संरचनाओं के रूप में जटिल macromolecular विधानसभाओं, शामिल हैं। हालांकि, व्यक्तिगत biomolecules और macromolecular विधानसभाओं छपाई की प्रक्रिया में विशेष रूप से जब थर्माप्लास्टिक बाहर निकालना तरीकों का उपयोग कर, कई चुनौतियों का बना हुआ है। विशेष रूप से, biomolecules के अभ्यावेदन अक्सर जटिल geometries कि प्रिंटर का उत्पादन करने के लिए मुश्किल है, और बनाने और डिजिटल मॉडल है कि सफलतापूर्वक मुद्रित होगा आणविक मॉडलिंग, 3 डी मॉडलिंग, और 3 डी प्रिंटर सॉफ्टवेयर के साथ कौशल की आवश्यकता कार्रवाई कर रहे है।

मोटे तौर पर एक बायोमोलिक्यूल मुद्रण के लिए 3 डी कार्यप्रवाह चार चरणों में होता है: (1) 3 डी मुद्रण के लिए अपने फ़ाइल के समन्वय से एक biomolecular मॉडल तैयारी;(2) मॉडल प्रिंटर के लिए और एक समर्थन संरचना है कि शारीरिक रूप से biomolecular मॉडल को सहारा होगा उत्पन्न करने के लिए खंड के लिए एक "टुकड़ा करने की क्रिया" सॉफ्टवेयर में biomolecular मॉडल का आयात; (3) सही फिलामेंट का चयन और मुद्रण 3 डी मॉडल; और (4) के बाद उत्पादन प्रसंस्करण कदम, मॉडल से समर्थन सामग्री को हटाने सहित (आंकड़े 1 और 2)। इस प्रक्रिया में पहला कदम है, computationally, बायोमोलिक्यूल की फ़ाइल के समन्वय से छेड़छाड़ के लिए महत्वपूर्ण है। इस स्तर पर, उपयोगकर्ता struts के रूप में मॉडल सुदृढीकरण का निर्माण कर सकते हैं, साथ ही संरचनाओं कि उपयोगकर्ता प्रदर्शित करने के लिए चुनता है क्या करने के लिए बाहरी हैं हटा दें। इसके अलावा, प्रतिनिधित्व की पसंद इस स्तर पर किया जाता है: एक सतह प्रतिनिधित्व, रिबन, और / या अलग-अलग परमाणुओं के रूप में सभी या बायोमोलिक्यूल का हिस्सा प्रदर्शित करने के लिए है। एक बार आवश्यक परिवर्धन और / या सामग्री की subtractions बना रहे हैं और प्रतिनिधित्व चुना जाता है, संरचना एक 3 डी मो रूप में सहेजा हैडेल फ़ाइल। इसके बाद, फ़ाइल एक दूसरे सॉफ्टवेयर प्रोग्राम, परत से एक 3 डी प्रिंट फ़ाइल है कि मुद्रित किया जा सकता, परत में परिवर्तित करने के लिए मॉडल बायोमोलिक्यूल की एक प्लास्टिक की प्रतिकृति में में खोला है।

हमारे प्रोटोकॉल का लक्ष्य आणविक मॉडल के निर्माण के लिए जो करने के लिए और अधिक महंगा नहीं है 3 डी मुद्रण प्रौद्योगिकी FFF प्रिंटर के लिए उपयोग, लेकिन उन की बड़ी संख्या के लिए सुलभ बनाने के लिए है। यहाँ, हम तरीकों कि FFF मुद्रण के लिए अनुकूलित कर रहे हैं के साथ 3 डी आणविक डेटा से biomolecules के 3 डी मुद्रण के लिए एक गाइड प्रदान करते हैं। हम विस्तार कैसे जटिल संरचनाओं के biomolecular printability को अधिकतम और शारीरिक मॉडल की साधारण पोस्ट प्रसंस्करण सुनिश्चित करने के लिए। कई आम मुद्रण सामग्री या तंतु के गुणों की तुलना में कर रहे हैं, और उनके उपयोग पर सिफारिशों को बनाने के लिए लचीला प्रिंट प्रदान की जाती हैं। अंत में, हम 3 डी-मुद्रित biomolecular मॉडल है कि विभिन्न आणविक अभ्यावेदन के उपयोग के प्रदर्शन के उदाहरण के एक श्रृंखला का प्रदर्शन।

Protocol

1. 3 डी मॉडल फाइल तैयार करने के लिए मुद्रण

नोट: (1) ऑनलाइन एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज के 10 स्वचालित उपकरण का उपयोग कर, या (2) स्थानीय स्तर पर आणविक मॉडलिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग: biomolecules के 3 डी मॉडल फ़ाइलें दो तरीकों के माध्यम से उत्पन्न किया जा सकता है। स्वचालित रूप से उत्पन्न मॉडल प्रक्रियाओं इस प्रोटोकॉल में विस्तृत मुद्रण योग्य अभ्यावेदन बनाने के लिए उपयोग होगा, लेकिन प्रतिनिधित्व का ब्यौरा उपयोगकर्ता द्वारा चुना नहीं जा सकता है। इसके विपरीत, कस्टम मॉडल पीढ़ी बायोमोलिक्यूल के दृश्य गुण पर उपयोगकर्ता नियंत्रण की अनुमति देता है। अलग-अलग परमाणुओं, अवशेष, और बांड में प्रदर्शित किया जा सकता है, और रिबन, बांड के पैमाने पर, और struts निर्दिष्ट किया जा सकता है। एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज स्वचालित उपकरणों और दोनों नीचे प्रोटोकॉल UCSF कल्पना, एक स्वतंत्र और खुला स्रोत आणविक मॉडलिंग सॉफ्टवेयर पैकेज 11 कि अच्छी तरह से biomolecules के 3 डी फ़ाइलों के निर्यात के लिए अनुकूल है का उपयोग करें। के लिए कल्पना का प्रयोग करें angstroms द्वारा निर्यात सभी 3 डी फ़ाइलोंदूरी इकाई। इन फ़ाइलों 1 मिमी / दूरी इकाई में एक टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर में आयात किया जाता है, मॉडल 10 लाख बार बढ़ाई बढ़ाया जाएगा।

  1. स्वचालित रूप से एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज के साथ एक 3 डी मुद्रण योग्य मॉडल उत्पन्न
    नोट: एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज कल्पना लिपियों, जो कदम 1.2-1.3 में वर्णित चरणों के समान हैं चलाता है।
    1. एक डेटाबेस या तो PDB, EMDB, या PubChem (पूरक 1.1) से मुद्रित करने के लिए biomolecular संरचना की आणविक डेटा फ़ाइल की स्थिति जानें। ब्याज की बायोमोलिक्यूल के लिए परिग्रहण संख्या रिकॉर्ड।
    2. एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज (3dprint.nih.gov) पर जाएँ और एक नया उपयोगकर्ता खाता बनाने के लिए, पहली बार एक उपयोगकर्ता हैं।
    3. "त्वरित भेजें" सुविधा पर नेविगेट, बायोमोलिक्यूल परिग्रहण कोड दर्ज करें और सबमिट करें।
    4. बायोमोलिक्यूल के मॉडल पैदा करने के बाद, मॉडल पृष्ठ पर जाएँ और "रिबन में बायोमोलिक्यूल एसटीएल फाइल को डाउनलोड"या" सतह "प्रतिनिधित्व। प्रोटोकॉल की धारा 2 के लिए आगे बढ़ें।
  2. UCSF कल्पना के साथ एक कस्टम आणविक मॉडल उत्पन्न
    नोट: कई चरणों के लिए कमांड लाइन समकक्ष सहित 3 डी मॉडल बनाने के लिए कल्पना का उपयोग करने पर अधिक से अधिक विस्तार, पूरक 1.2 में पाया जा सकता है।
    1. डाउनलोड करें और UCSF कल्पना स्थापित (https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html)।
    2. कल्पना का प्रयोग, निम्न में से कोई एक करके आणविक डेटा फ़ाइल को पुनः प्राप्त:
      1. उपकरण पट्टी आदेश फ़ाइल का उपयोग करना>, आईडी के आधार पर लायें डेटाबेस से सीधे फ़ाइल को पुनः प्राप्त करने के लिए एक Pubchem, PDB, या EMDB परिग्रहण कोड दर्ज करें।
      2. उपकरण पट्टी आदेश फ़ाइल का उपयोग करना> ओपन, एक स्थानीय आणविक डेटा फ़ाइल को पुनः प्राप्त; डिफ़ॉल्ट रूप से, अणु एक ligan की 5 एक के भीतर और ligands के लिए प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड, परमाणुओं के लिए रिबन बांड, और अवशेषों को प्रदर्शित करेगाघ।
      3. कल्पना कमांड लाइन, पसंदीदा करने जा रहा द्वारा पहुँचा का प्रयोग> कमांड लाइन, ओपन कमांड का उपयोग करें और परिग्रहण कोड दर्ज करें।
  3. एक बायोमोलिक्यूल के एक 3 डी-मुद्रण योग्य प्रतिनिधित्व तैयारी
    नोट: कई तरीके है कि एक biomolecular संरचना या प्रदर्शित किया जा सकता है का प्रतिनिधित्व कर रहे हैं। मुद्रण के लिए एक विशेष प्रतिनिधित्व के चयन के लिए सबसे अच्छा कैसे बायोमोलिक्यूल संरचना समारोह में सबसे बड़ी अंतर्दृष्टि प्रदान करने के आधार पर किया जाना चाहिए। आमतौर पर अभ्यावेदन "रिबन", "सतह," और "परमाणुओं / बांड शामिल किया करते थे।" हालांकि, यह सबसे अच्छा है का चयन पक्ष श्रृंखला या ligands प्रदर्शित करने के लिए इन प्रतिवेदनों के संयोजन का उपयोग पता लगाने के लिए। इसके अलावा, 3 डी-मुद्रित संरचना काफी मजबूत मुद्रित करने के लिए होना चाहिए और जब संभाला तोड़ नहीं है। इस प्रकार, यह इस पर विचार करने के लिए जब एक प्रतिनिधित्व चयन या एक पक्ष श्रृंखला प्रदर्शित करने के लिए महत्वपूर्ण है। ए एल एसओ समर्थन संरचनाओं, या शुरू करने पर विचार "struts।" अंत में, जब मॉडल मुद्रण, यह इसे पैमाने पर करने के लिए महत्वपूर्ण तो यह है कि सभी सुविधाओं को सही ढंग से मुद्रित किया जाएगा। इस प्रकार, बड़ा biomolecules के लिए, रिबन या परमाणु अभ्यावेदन में पूरी तरह से मुद्रण नहीं संभव पैमाने जिस पर इन मुद्रित करने की आवश्यकता होगी के कारण हो सकता है।
    1. "रिबन" में एक 3 डी मुद्रण योग्य प्रतिनिधित्व सृजन
      नोट: अधिक विस्तार के पूरक 1.2.1 में पाया जा सकता है।
      1. दिखाई "विलायक," जो आयनों भी शामिल है, का चयन करें> संरचना> विलायक का उपयोग करके चयन करें।
      2. छुपाएं चयनित "विलायक" क्रिया> परमाणुओं / बांड का उपयोग कर> मिटायें।
      3. रिबन के व्यास और अधिक मोटा होना तो यह है कि इसे सफलतापूर्वक मुद्रित किया जा सकता है। के तहत उपकरण> चित्रण रिबन शैली संपादक मेनू का प्रयोग करें।
        नोट: रएक प्रारंभिक प्रयास के लिए ggested मानकों: स्केलिंग टैब के अंतर्गत, कम से कम 0.7 के लिए हर आइटम और कम से कम निम्नलिखित के लिए प्रत्येक सेटिंग की चौड़ाई की ऊंचाई को बदलने: कुंडल 0.7; हेलिक्स 1.4; शीट: 1.4; तीर (आधार): 2.1; तीर (टिप) 0.7; न्यूक्लिक 1.0।
      4. एक न्यूक्लिक एसिड मौजूद है, तो प्रक्रिया> परमाणुओं / बांड> न्यूक्लियोटाइड वस्तुओं> सेटिंग्स के साथ आधार प्रतिनिधित्व बदल। सीढ़ी के लिए चीनी / आधार प्रदर्शन और 0.6 डंडा त्रिज्या बदलें।
      5. वैकल्पिक: करने के लिए कदम 1.3.3 समर्थन संरचनाओं लागू करने के लिए आगे बढ़ें।
    2. अणु के एक 3 डी मुद्रण योग्य "सतह" प्रतिनिधित्व उत्पन्न
      नोट: अधिक विस्तार के पूरक 1.2.2 में पाया जा सकता है।
      1. पिछले सभी अभ्यावेदन छिपाना। का प्रयोग करें प्रक्रिया> परमाणुओं / बांड> छिपा है, और प्रक्रिया> रिबन>छिपाना।
      2. जब क्षेत्रों के रूप में परमाणुओं प्रतिपादन, वांछित परमाणु (ओं) का चयन और कार्यों के लिए जा रहा> मेनू का निरीक्षण द्वारा त्रिज्या समायोजित करें।
        नोट: डिफ़ॉल्ट परमाणु त्रिज्या बदलने के लिए यह आसान विभिन्न परमाणु प्रकार के भेद को मुद्रित मॉडल में कर सकते हैं।
      3. किसी भी कार्रवाई> परमाणुओं / बांड> Hide और प्रक्रिया> रिबन> मिटायें का उपयोग करके रिबन, परमाणुओं, बॉन्ड और pseudobonds प्रदर्शित किया छिपाना।
      4. सतह विस्तार वांछित है, हाइड्रोजन परमाणुओं को जोड़ने इतना है कि सतह गणना ज्यादा सटीक है। का प्रयोग करें उपकरण> संरचना संपादन> AddH।
      5. कमांड लाइन में सर्फ # 0 ग्रिड 0.5 दर्ज करके एक सतह उत्पन्न करता है।
    3. में एक 3 डी मुद्रण योग्य प्रतिनिधित्व उत्पन्न "परमाणुओं / बांड।"
      नोट: अधिक विस्तार के पूरक 1.2.3 में पाया जा सकता है।
      1. विलायक छिपाना। उपयोगचयन करें> संरचना> विलायक और फिर प्रक्रिया> परमाणुओं / बांड> छिपाने।
      2. चयन और उन्हें साथ कार्रवाई> परमाणुओं / बांड> शो दिखा कर विशिष्ट अवशेष और / या परमाणुओं के रूप में प्रतिनिधित्व में ligands और बांड प्रदर्शित करें। जिस तरह से प्रतिनिधित्व कर रहे हैं परमाणुओं प्रक्रिया> परमाणुओं / बांड लटकती में छड़ी, गेंद और छड़ी, या क्षेत्र का चयन करके बदला जा सकता है।
      3. एक चयन करने के बाद, छड़ी या गेंद की त्रिज्या में वृद्धि और कार्यों के साथ अभ्यावेदन छड़ी> मेनू का निरीक्षण किया।
      4. वैकल्पिक: करने के लिए कदम 1.3.4 समर्थन संरचनाओं लागू करने के लिए आगे बढ़ें।
  4. एक 3 डी मुद्रण योग्य प्रतिनिधित्व करने के लिए संरचनात्मक समर्थन जोड़ना
    नोट: और अधिक विस्तार की खुराक 1.2.4 और 1.2.5 में पाया जा सकता है। इस स्तर पर, struts 3 डी मॉडल के लिए जोड़ा जा सकता है। यह अल्फा-सर्पिलों और बीटा-शीट माध्यमिक संरचनाओं स्थिरता के लिए रीढ़ की हड्डी हाइड्रोजन बांड को शामिल करने के लिए सिफारिश की है, हालांकि छोटे प्रोटीन (यानी, कम से कम 50 अवशेषों) अक्सर एक विशिष्ट मोटाई के साथ एक रिबन के रूप में प्रतिनिधित्व कर रहे हैं और इस तरह के समर्थन के बिना अच्छी तरह से मुद्रित कर सकते है। हालांकि, बड़े प्रोटीन के लिए, यहां तक ​​कि हाइड्रोजन बांड के अलावा के साथ, कई रिबन मॉडल अभी भी बहुत नाजुक सफलतापूर्वक मुद्रित करने के लिए कर रहे हैं। Struts मॉडल है कि किसी भी आणविक संपत्ति को प्रतिबिंबित नहीं करते लेकिन यांत्रिक शक्ति को जोड़ने के लिए, इस प्रकार की सुविधा मुद्रण और हैंडलिंग के भीतर भौतिक कनेक्शन हैं। कल्पना एक त्वरित तरीका स्वचालित रूप से कमांड लाइन के माध्यम अकड़ कमांड के साथ एक मॉडल के लिए struts जोड़ने के लिए प्रदान करता है, और व्यक्तिगत struts भी मैन्युअल हो दूरियां उपकरण का उपयोग कर प्रदर्शित कर सकता है।
    1. हाइड्रोजन बांड प्रदर्शन एक मजबूत होती प्रिंट तैयार करने के लिए। मेनू उपकरण> संरचना विश्लेषण> FindHBond का प्रयोग करें।
    2. का प्रयोग करें उपकरण> जनरल जारीrols> PseudoBond पैनल हाइड्रोजन बांड को संशोधित करने के लिए। "हाइड्रोजन बांड" pseudobonds का चयन करें, गुण बटन क्लिक करें और "घटक PseudoBond विशेषता" बॉक्स की जाँच करें। नीचे के पैनल में, तार से बांड शैली छड़ी करने के लिए और 0.6 के लिए 0.2 से त्रिज्या मूल्य बदल जाते हैं।
    3. वैकल्पिक: समर्थन संरचना (एस), या "struts," struts आदेश का उपयोग करें। हर 70 अवशेषों की कार्बन अल्फा में 1.0 ए के एक त्रिज्या के साथ नीले रंग struts बनाने के लिए आगे नहीं 8 से अलग, कमांड का उपयोग करें: @ca लंबाई 8 पाश 70 रंग नीला रेड 1.0 fattenRibbon झूठी struts।
    4. वैकल्पिक: दूरियां उपकरण के साथ अलग-अलग struts बनाने के लिए, उन्हें, उपयोग उपकरण> संरचना विश्लेषण> दूरियां से प्रत्येक पर पारी Ctrl क्लिक करके दो परमाणुओं का चयन करें, और एक pseudobond जोड़ने के लिए बनाने के लिए क्लिक करें। NavigatPseudoBond पैनल के लिए ई, "दूरी मॉनिटर" pseudobonds चयन गुण बटन क्लिक करें, और "घटक PseudoBond विशेषता" बॉक्स की जाँच करें। नीचे के पैनल में, तार से बांड शैली छड़ी करने के लिए और 0.01 के लिए 0.2 से त्रिज्या मूल्य बदल जाते हैं।
    5. एक एसटीएल 3 डी मॉडल फ़ाइल के रूप में कल्पना प्रतिपादन निर्यात
      1. एक बार इच्छित प्रतिनिधित्व प्राप्त किया गया है, उपयोग फ़ाइल> निर्यात दृश्य 3 डी फ़ाइल निर्यात करने के लिए। फ़ाइल प्रकार और नाम के रूप में एसटीएल का चयन करें और मॉडल बचाने के लिए। नोट: यह एसटीएल फ़ाइल की मरम्मत की जा सकती है उन्मुख है, और मुद्रित प्रोटोकॉल की धारा 2 में वर्णित है।

2. मुद्रण के लिए प्रक्रिया एसटीएल फ़ाइलें

  1. Autodesk Netfabb साथ मरम्मत एसटीएल फ़ाइलें
    नोट: एक मॉडल की मरम्मत की आवश्यकता हो सकती है, जब यह inte के साथ कई अतिव्यापी टुकड़े शामिलgeometries है, जो आम तौर पर रिबन मॉडल और परमाणु मॉडल के साथ मामला है rsecting। ओवरलैपिंग ज्यामिति जब फ़ाइल, कुछ टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर द्वारा पढ़ा जाता है के रूप में पारस्परिक क्षेत्रों मॉडल के बाहरी रूप में व्याख्या की जा सकती है, हो सकता त्रुटियों के कारण। अधिक विस्तार के पूरक 2.1 में पाया जा सकता है।
    1. डाउनलोड और सॉफ्टवेयर के स्टैंडर्ड संस्करण स्थापित करें।
    2. कार्यक्रम खोलें और एसटीएल फ़ाइल आयात मरम्मत की। अगर वहाँ जाल के साथ समस्याओं कर रहे हैं, एक चेतावनी के संकेत प्रदर्शित किया जाएगा।
    3. उपयोग एक्स्ट्रा> स्वचालित भाग की मरम्मत, विस्तारित मरम्मत का चयन करें, और जब फ़ाइल संसाधित किया जाता है इंतजार करना; छोटे मॉडल के लिए, यह सेकंड का समय लगेगा, लेकिन बड़े मॉडलों के लिए, यह मिनट लग सकते हैं।
    4. मॉडल पर राइट क्लिक करें और निर्यात हिस्सा> चयन एसटीएल के रूप में या एसटीएल मरम्मत मॉडल को बचाने के लिए के रूप में प्रोजेक्ट> निर्यात परियोजना का उपयोग करें; कार्यक्रम के लिए "मरम्मत" जोड़ देगाफ़ाइल नाम मूल फाइल से अलग करने के लिए।
  2. Autodesk Meshmixer के साथ मुद्रण के लिए ओरिएंट मॉडल
    नोट: टुकड़ा करने की क्रिया करने से पहले एक मॉडल का इष्टतम उन्मुखीकरण overhangs की संख्या और इसलिए मुद्रण प्रक्रिया के दौरान आवश्यक समर्थन की संख्या कम हो जाएगा। एक बेहतर उन्मुख मॉडल, तेजी से प्रिंट कम सामग्री का उपयोग, और कम मुद्रण के दौरान असफल होने की संभावना होगी। अधिक विस्तार के पूरक 2.2 में पाया जा सकता है।
    1. डाउनलोड और सॉफ्टवेयर स्थापित
    2. कार्यक्रम में मरम्मत एसटीएल फ़ाइल आयात करें।
    3. विश्लेषण> अभिविन्यास का चयन करें।
    4. शक्ति वजन मूल्य 100, समर्थन खंड भार मान 0 पर, सहायता क्षेत्र भार 0 करने के लिए समायोजित करें, और उसके बाद मॉडल को अद्यतन। इस overhangs की संख्या को कम करने के लिए मॉडल बारी बारी से होगा। जिसके परिणामस्वरूप उन्मुखीकरण स्वीकार करते हैं।
    5. फ़ाइल> निर्यात का प्रयोग करें और लटकती मेनू से बाइनरी एसटीएल फ़ाइल चुनें। फ़ाइल सहेजें।

3. टुकड़ा करने की क्रिया और मुद्रण

  1. एक रेशा सामग्री का चयन
    नोट: एक मुद्रण सामग्री का चयन एक टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर का उपयोग कर से पहले किया जाना चाहिए, के रूप में मुद्रण सेटिंग्स चयनित सामग्री के लिए अलग होगा। तीन सामग्री है कि व्यापक रूप से इस्तेमाल कर रहे हैं polylactic एसिड (पीएलए), थर्माप्लास्टिक elastomers (TPE), और acrylonitrile butadiene styrene (एबीएस) कर रहे हैं। पीएलए आम तौर पर विस्तृत आणविक मॉडल मुद्रण के लिए सबसे प्रभावी सामग्री, के रूप में यह जल्दी ठंडा, बिल्ड थाली करने के लिए अच्छी तरह से पालन करता है, और शायद ही कभी warps है। TPE पीएलए के लिए एक सामग्री के समान है और लचीला मॉडलों का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह पूरक प्रोटीन सतह मॉडल या प्रोटीन रिबन मॉडल के लिए सिफारिश की है। एबीएस मजबूत और पीएलए से अधिक लचीला है, लेकिन यह 12 छपाई के दौरान संभावित खतरनाक विविक्त पैदा करता है। यह आम तौर पर आणविक मॉडल मुद्रण के लिए सिफारिश नहीं है, लेस में उच्च सामग्री तापमान परिणाम के रूप मेंछोटे सुविधाओं की सटीक उत्पादन है। अधिक विस्तार के पूरक 3.1 में पाया जा सकता है।
    1. polylactic एसिड (पीएलए) के साथ मुद्रण।
      1. 210 डिग्री सेल्सियस के लिए नोक तापमान सेट करें। बिस्तर पर भाग की आसंजन सुनिश्चित करने के लिए 70 डिग्री सेल्सियस के तापमान बिस्तर सेट। एक unheated बिस्तर का उपयोग करते हैं, 'चित्रकारों टेप के साथ कवर। सक्रिय शीतलन का प्रयोग करें।
    2. थर्माप्लास्टिक elastomers के साथ मुद्रण (TPE)
      1. दोहराएँ कदम 3.1.1.1। 1,200 मिमी / मिनट या उससे कम समय के लिए मुद्रण की गति सेट करें।
    3. (एबीएस) acrylonitrile butadiene styrene साथ मुद्रण
      1. ठंडा प्रयोग न करें। 240 डिग्री सेल्सियस के लिए नोक तापमान सेट करें। बिस्तर पर भाग की आसंजन सुनिश्चित करने के लिए, 110 डिग्री सेल्सियस के लिए बिस्तर तापमान निर्धारित किया है।
  2. जी-कोड उत्पन्न
    नोट: मॉडल डिफ़ॉल्ट रूप से 10 लाख बार बढ़ाई आयात किया जाएगा। रिबन मॉडल 20 मिलियन बार (200%) या अधिक से अधिक करने के लिए बढ़ाया जाना चाहिए। भूतल मॉडल जनसंपर्क100% या अधिक से अधिक अच्छी तरह से int। अधिक विस्तार के पूरक 3.2 में पाया जा सकता है।
    1. डाउनलोड करें और मुद्रण टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर स्थापित करें।
    2. फ़ाइल> आयात मॉडल का उपयोग करें और मरम्मत की और उन्मुख एसटीएल फ़ाइल का चयन करें।
    3. मॉडल पर डबल क्लिक करें और स्क्रीन के दाईं ओर खिड़की में स्केलिंग कारक दर्ज करके मॉडल पैमाने।
    4. मॉडल के लिए समर्थन संरचनाओं उत्पन्न करता है। समर्थन आइकन का चयन करें और सामान्य समर्थन का उपयोग, 1 का एक स्तंभ संकल्प और 50 डिग्री की एक अधिकतम की अधिकता के कोण के साथ।
    5. सभी का समर्थन करता उत्पन्न क्लिक करें। जोड़ें या समर्थन नियुक्ति को अनुकूलित करने के लिए समर्थन संरचना सुविधाओं को हटा दें।
    6. एक प्रक्रिया का चयन करें और प्रक्रिया को संपादित सेटिंग्स पर क्लिक करें।
    7. प्रिंटर और सामग्री है कि इस्तेमाल किया जा रहा के लिए प्रोफ़ाइल विन्यस्त करें।
      नोट: एक बेड़ा और किनारा शामिल किया जाना चाहिए, और रिबन मॉडल 100% infill पर मुद्रित किया जाना चाहिए। विस्तृत प्रोफाइल सेटिंग suppleme में पाया जा सकता हैNT 3.2।
    8. कि प्रिंटर से पढ़ा जा सकता है एक जी कोड फाइल में कन्वर्ट मॉडल। बटन और प्रिंटर / सामग्री प्रोफ़ाइल युक्त प्रक्रिया चुनें "मुद्रित करने के लिए तैयार" पर क्लिक करें। प्रिंटर नोक के पथ का निरीक्षण करें और त्रुटियों कि एक प्रिंट विफल होने का कारण हो सकता है के लिए यह निरीक्षण किया।
      नोट: त्रुटियाँ है कि प्रिंट विफल करने के लिए पैदा कर सकता है overhangs के तहत समर्थन करता है, अवांछित गुहाओं, लापता परतों, या क्षेत्रों वह भी मुद्रित करने के लिए पतली हैं के अभाव में शामिल हैं।
    9. डेस्कटॉप के लिए या सीधे एक एसडी कार्ड के लिए जी-कोड फ़ाइल सहेजें।
  3. प्रिंटर संचालित
    नोट: प्रत्येक प्रिंटर बनाने के लिए या मॉडल अनूठा है, और इसकी तैयारी और मुद्रण के लिए अंशांकन के हिसाब से अलग अलग होंगे। प्रिंटर के लिए मैनुअल को देखें।
    1. सुनिश्चित करें कि कार्य केंद्र प्रिंटर के लिए या कि जीकोड साथ एसडी कार्ड प्रिंटर में है जुड़ा हुआ है।
    2. रेशा लोड हो रहा है और यह सुनिश्चित करना है कि बिस्तर स्तर है द्वारा प्रिंटर तैयार करें;इन प्रक्रियाओं के बारे में निर्देश के लिए, प्रिंटर के मैनुअल को देखें।
    3. कंप्यूटर से या स्थानीय प्रिंटर मेनू के माध्यम से एक एसडी कार्ड से प्रिंट शुरू करो।
    4. जब तक एक पहली परत को सफलतापूर्वक पूरा हो चुका है देखो प्रिंट। वहाँ पहली परत में किसी भी त्रुटि रहे हैं, गर्भपात और प्रिंट को पुनः आरंभ।

4. पोस्ट-उत्पादन, प्रसंस्करण

नोट: पाठ्यक्रम की देखभाल, इस पर लिया जाना चाहिए फाइनल, मंच। मॉडल पर समर्थन संरचनाओं हटाया जाना चाहिए। यह आम तौर पर, मैन्युअल रूप से किया जाता है, हालांकि इस तरह के एक गलने समर्थन के उपयोग के रूप में वैकल्पिक तरीकों, के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है; पूरक 4 देखें।

  1. धीरे यह बग़ल में खींच द्वारा निर्माण की थाली से प्रिंट को अलग करें। बेड़ा बनाने की थाली के लिए दृढ़ता से पालन करता है, तो यह उन दोनों के बीच एक तेज धार डालने से अलग।
  2. मॉडल से समर्थन संरचनाओं निकालें। कई का समर्थन करता है, हाथ से हटाया जा सकता है उन्हें हिस्सा है और रा के बंद को तोड़ने के द्वाराft। लचीला मॉडल उन्हें भाग से दूर खींच कर अलग किया जा सकता है। समर्थन करता है कि तक पहुँचने के लिए मुश्किल हो जाता है या नाजुक संरचनाओं से जुड़े हैं, इस मुद्दे पर जहां समर्थन भाग को जोड़ता क्लिप करने के लिए चिमटा काटने का उपयोग करें।

Representative Results

स्थिर और सूचनात्मक biomolecules के 3 डी मुद्रण योग्य मॉडल द्वारा तैयार किया जा सकता है: (i) उमड़ना बांड स्थिरता, (ii) ध्यान से, माध्यमिक संरचना प्रतिनिधित्व प्रकार या शैली है कि सबसे बड़ा अंतर्दृष्टि और स्थिरता प्रदान करेगा का चयन (iii) में बायोमोलिक्यूल मुद्रण प्रदान करने के लिए एक से अधिक आणविक प्रतिनिधित्व, (iv) एक रेशा कि सभी या प्रस्तुत करना होगा एक बायोमोलिक्यूल का हिस्सा लचीला है, या (v) एक जटिल विधानसभा (यानी, connectable टुकड़ों में) है कि मॉड्यूलर पैदा करने का उपयोग कर।

वर्णन कैसे इस तरह के जानकारीपूर्ण और स्थिर मॉडल मुद्रित करने के लिए, हम क्रोमेटिन के घटकों पर और क्रोमेटिन का एक काल्पनिक मॉडल के उत्पादन पर ध्यान केंद्रित किया। क्रोमेटिन एक अत्यधिक जटिल प्रोटीन डीएनए विधानसभा है। क्रोमेटिन के मौलिक प्रोटीन सबयूनिट हिस्टोन प्रोटीन होता है। वहाँ चार हिस्टोन प्रोटीन होते हैं, एक हेलिक्स से मिलकर प्रत्येक-loop-हेलिक्स (एक "हिस्टोन गुना") एक विस्तारित अल्फा हेलिक्स और एक दूसरे के बाद "हिस्टोन गुना।" हिस्टोन प्रोटीन संरचना को आसानी से एक "रिबन" प्रतिनिधित्व (चित्रा 3 ए) का उपयोग कर उत्पादन किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, हिस्टोन प्रोटीन संरचना ही इसकी सतह (चित्रा 3 बी) का उपयोग कर प्रदर्शित किया जा सकता है। वहाँ चार हिस्टोन प्रोटीन है, जो एक गोलाकार हिस्टोन octamer के लिए फार्म इकट्ठा में से प्रत्येक के दो प्रतियां हैं। हिस्टोन octamer बड़े पैमाने पर जो इन सुविधाओं मुद्रित करने की आवश्यकता के कारण एक रिबन या छड़ी प्रतिनिधित्व के रूप में पूरी तरह से मुद्रित करने के लिए, बहुत बड़ा है। इस प्रकार, इस तरह के एक बड़े प्रोटीन विधानसभा अच्छी सतह प्रतिनिधित्व (चित्रा -3 सी) का उपयोग कर प्रदर्शित किया जाता है। डीएनए एक 10 एनएम व्यास nucleosome कोर कण के लिए फार्म हिस्टोन octamer के चारों ओर एक मार्ग चार्ट होगा। डीएनए की राह का सबसे अच्छा दो अलग-अलग मॉडलों के मुद्रण और डीएनए (चित्रा 3 डी) के लिए एक लचीला फिलामेंट का उपयोग करके प्रदर्शित किया जा सकता है। Nucleosome कोर कणों ढेरएक दूसरे पर एक उच्च आदेश विधानसभा के लिए फार्म, एक 30 एनएम व्यास "फाइबर," एक बाएं हाथ के suprahelical संरचना। सबसे अच्छा कैसे 10 एनएम nucleosome कोर कणों एक 30 एनएम क्रोमेटिन विधानसभा, प्रिंट व्यक्ति "डि-nucleosome" कण (3E चित्रा) के रूप में और उसके बाद मुद्रण (चित्रा 3F) के बाद उन्हें ढेर के ढेर सकता है उदाहरण देकर स्पष्ट करने के लिए।

एक बार में महारत हासिल है के रूप में 4 चित्र में सचित्र एकल बाहर निकालना सतह और रिबन कार्यप्रवाह ऊपर वर्णित है, परमाणु, आणविक, और समग्र मॉडल की एक श्रृंखला बनाने का पता लगाने,। उदाहरण के लिए, गठबंधन की सतह और रिबन अभ्यावेदन एक परिसर के अलावा अलग-अलग हिस्सों (डीएनए पोलीमरेज़ देखते हैं, चित्रा 4 बी) स्थापित करने के लिए। एक दोहरी बाहर निकालना प्रिंटर है कि दो तंतु एक भी 3 डी वस्तु में एक साथ पिघला कर सकते हैं का उपयोग करके अधिक शिक्षाप्रद और आकर्षक मॉडल बनाने (देखें चित्र 4C)। वैकल्पिक रूप से, मॉडल के रंग भागों (देखें गुआनine और अल्फा हेलिक्स, चित्रा -4 ए)। प्रिंट और एक प्रोटीन परिसर के सब यूनिटों को इकट्ठा, सोडियम चैनल की तरह है, या यह एक जटिल की अलग हिस्सों मुद्रण और बाद में एक बड़े, बहु रंग मॉडल में उन्हें कोडांतरण से भी आगे ले (एचआईवी एंटीबॉडी और ribosomal परिसरों देखते हैं, चित्रा 4C)। ऐसे समग्र मॉडल बेहतर एकल रेशा प्रिंट की तुलना में कार्यात्मक सुविधाओं को दिखाने के लिए सक्षम हैं। अलग अलग रंग, प्रकाश डाला उदाहरण के लिए, ग्लाइकोसिलेशन प्रोटीन (एचआईवी मॉडल) या प्रोटीन बनाम आरएनए बनाम (राइबोसोम मॉडल, चित्रा 4C देखें) कर सकते हैं। उन्होंने यह भी एंटीबॉडी एचआईवी सतह के लिए बाध्य (देखें gp120 एंटीबॉडी से बंधे, चित्रा 4C) है, जहां सिर्फ एक 3 डी विन्यास दोनों भागों के एक करीबी फिट देता है जैसे शैक्षिक 3 डी पहेली के निर्माण के लिए अनुमति देते हैं। इन मॉडलों के मुद्रण के निर्देश पर पूरक 5. इसके अलावा में पाया जा सकता है, हम एक पूरक वीडियो वीं के एक 3 डी मॉडल के निर्माण को दर्शाता हुआ प्रदान की हैई एफओ / एफ 1 प्रोटॉन एटीपी synthase जो टुकड़ों में छपा है और इस तरह के एक तरीके से इकट्ठा किया गया था ताकि यह रोटरी तंत्र होता है कि इस दौरान उत्प्रेरक तंत्र एंजाइमों पुनरावृत्ति कर सकते हैं।

आकृति 1
चित्रा 1. कार्यप्रवाह तैयार करने और एक 3 डी मॉडल मुद्रित करने के लिए। इलस्ट्रेटेड एक भौतिक 3 डी biomolecular प्रिंट के उत्पादन में चरण हैं: (i) के प्रतिनिधित्व के चयन सहित मॉडल, तैयारी; (Ii) मॉडल की एक बचाया .stl फ़ाइल खोलने और टुकड़ा करने की क्रिया सॉफ्टवेयर का उपयोग कर फ़ाइल प्रसंस्करण; (Iii) मॉडल मुद्रण और सामग्री या रेशा चुनने; और अंत में, (iv) के बाद उत्पादन चरणों का प्रदर्शन।यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
तैयारी के विभिन्न चरणों में 2. मॉडल के विभिन्न अभ्यावेदन के दृश्यों चित्रा। शीर्ष पंक्ति: दो मॉडल (यूबीक्यूटिन (पी डी बी 1UBQ) और arginine) की आम अभ्यावेदन कार्यक्रम कल्पना का उपयोग कल्पना। मध्य पंक्ति: मुद्रण कल्पना एसटीएल मॉडल से उत्पन्न toolpath, यूबीक्यूटिन और arginine की सुविधा प्रकार से रंग (नारंगी: infill पैटर्न, गहरे नीले रंग: बाहरी खोल, हल्के नीले रंग: भीतरी खोल)। नीचे पंक्ति: यूबीक्यूटिन और arginine के अंतिम प्रिंट। यूबीक्यूटिन की सतह और दो रिबन मॉडल डिफ़ॉल्ट कल्पना एसटीएल उत्पादन की 300% पर मुद्रित, (कल्पना डिफ़ॉल्ट मॉडल में 1 एनएम और प्रिंट में 1 सेमी है), जबकि arginine मॉडल wके रूप में 1,000% पर छपी। कल्पना डिफ़ॉल्ट रिबन या छड़ी मॉडल भी ठीक से मुद्रित करने के लिए पतली हैं, लेकिन गाढ़ा संस्करणों मज़बूती से प्रिंट होगा। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. nucleosome मामले का अध्ययन। (ए) के एकल हिस्टोन प्रोटीन H3 उमड़ना द्वारा प्रदान की गई "रिबन," 300% पर छपी। (बी) histone H3 प्रोटीन "सतह" प्रतिनिधित्व, 200% पर छपी। (सी) histone प्रोटीन octamer 100% पर छपी। (डी) histone प्रोटीन octamer (नारंगी) लचीला डीएनए (सफेद) के साथ परिसर में 100% पर छपी। (ई) Dinucleosome सतह मॉडल एक डिफ़ॉल्ट जांच त्रिज्या के साथ मुद्रित और 100% पैमाने पर छपी। (च) एक मीटरक्रोमेटिन "30 एनएम फाइबर" मैन्युअल "10 एनएम" dinucleosome, जहां सतह 3 ए की एक जांच त्रिज्या के साथ गाया था, 50% और 25% आकार में मुद्रित की व्यक्तिगत रूप से मुद्रित मॉडल स्टैकिंग के द्वारा बनाई गई Odel, और आयोजित एक साथ खेलते-Doh के साथ। 3 डी प्रिंट dinucleosome (पी डी बी 1ZBB) की एक मॉडल से उत्पन्न किया गया। सभी मॉडलों एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज 11 पर डाउनलोड के लिए आसानी से उपलब्ध हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4. 3 डी-मुद्रित मॉडल के उदाहरण रेशा प्रिंटर का उपयोग कर उत्पादन किया। (ए) वाम, हेक्सागोनल बर्फ क्रिस्टल (दोहरे रेशा प्रिंट) में पानी के अणुओं की एक गेंद और छड़ी मॉडल। मध्य, एक न्यूक्लियोटाइड (गुआनिन) की मॉडल। ठीक है, एक प्रोटीन अल्फा ज elix रीढ़ केवल हाइड्रोजन बांड दिखा मॉडल (काला)। गुआनिन और अल्फा हेलिक्स Sharpies साथ मैन्युअल रंग गया। (बी) वाम, सोडियम चैनल, 4 सब यूनिटों कि एक साथ शामिल किया जा सकता की रचना (पी डी बी 3E89)। मध्य, प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम एल लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज (पीडीबी 1T2D) रिबन के रूप में मुद्रित। ठीक है, डीएनए पोलीमरेज़ सक्रिय साइट (पी डी बी 1KLN) के मॉडल, सतह और रिबन के रूप में प्रोटीन के रूप में दिखा डीएनए। (सी) बाएँ, ग्लाइकोप्रोटीन के साथ एचआईवी लिपिड लिफाफा (पी डी बी 5FUU) एंटीबॉडी (पीडीबी 1IGT), 15% पर मुद्रित से बंधे। मध्य, 150% से कम ग्लाइकोप्रोटीन प्रतिजन सतह का विस्तार, एंटीबॉडी रिबन (पी डी बी 5FYJ) के रूप में दिखाया गया है चर क्षेत्र के साथ। ठीक है, 40% और 20% पर बैक्टीरियल 70 राइबोसोम (पी डी बी 4V5D) के मॉडल। प्रतिशत मानक कल्पना उत्पादन, जहां 100% का मतलब है 1 मिमी के रूप में अणु प्रिंट में 1 एनएम को देखें। सभी मॉडलों एनआईएच 3 डी प्रिंट एक्सचेंज 11 पर डाउनलोड के लिए आसानी से उपलब्ध हैं।oad / 55427 / 55427fig4large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

biomolecules के भौतिक 3 डी मॉडल दृश्य के अधिक आम कंप्यूटर आधारित तरीकों के लिए एक शक्तिशाली पूरक प्रदान करते हैं। एक भौतिक 3 डी प्रतिनिधित्व के अतिरिक्त गुण biomolecular संरचना का सहज समझ के लिए योगदान। biomolecules के भौतिक 3 डी मॉडल का निर्माण एक माध्यम है कि मानवीय संवेदना की अच्छी तरह से विकसित मोड का लाभ लेता है के उपयोग के माध्यम से अपने अध्ययन की सुविधा कर सकते हैं। 3 डी मॉडल न केवल शोधकर्ता के लिए एक सहायता के रूप में सेवा है, लेकिन शैक्षणिक गतिविधियों की सुविधा के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और सीखने के परिणामों में से 13, 14, 15 उपलब्धि बढ़ा सकते हैं। मैग्नेट के रूप में polypeptides 16 वर्ष की एक मॉडल के साथ दिखाया गया है, विधानसभा और disassembly के लिए अनुमति देने के लिए प्लास्टिक मॉडल को जोड़ा जा सकता है। इसके अलावा, 3 डी-मुद्रित वस्तुओं दोनों प्रयोगशाला उपकरण 17 के निर्माण में, अनुसंधान के क्षेत्र में इस्तेमाल किया जा सकता है और साथ ही microfl बनाने के लिएकोशिकाओं को 18 और क्रिस्टल 19 या 20 न्यूरॉन्स के मॉडल के लिए uidic उपकरणों। भौतिक मॉडल के हेरफेर सहयोगात्मक चर्चा है कि नए अंतर्दृष्टि को प्रेरित कर सकते बढ़ावा देने के लिए सेवा कर सकते हैं।

प्रिंटर की लागत में 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी और कटौती में हाल के घटनाक्रम के एक व्यक्ति के उपयोगकर्ता द्वारा biomolecules के जटिल शारीरिक, 3 डी मॉडल के निर्माण में सक्षम बनाता है। हालांकि FFF मुद्रण प्रौद्योगिकी और अधिक आम और अन्य तरीकों से भी कम महंगा है, यह सीमाओं के एक नंबर बन गया है। 3 डी प्रिंटिंग की प्रक्रिया में समय लगता है, और यांत्रिक विफलताओं होती है। FFF प्रिंटर आमतौर पर केवल एक भाग के प्रति एक सामग्री मुद्रित कर सकते हैं, रंग जानकारी के प्रदर्शन को सीमित। FFF प्रिंटर पर किए गए मॉडल का संकल्प कम है, परत प्रति 100 माइक्रोन के आसपास। हम पाठक इन सीमाओं के साथ काम करने के लिए और उनके हित के प्रिंटर और बायोमोलिक्यूल (ओं) के लिए एक दृष्टिकोण विकसित करने के लिए सलाह। हम प्रक्रिया को प्रस्तुत किया हैएक उपयोगकर्ता के लिए आवश्यक sses के हित के अपने बायोमोलिक्यूल के एक कस्टम 3 डी प्रतिनिधित्व है कि सटीक, जानकारीपूर्ण, और मुद्रण योग्य है विकसित करने के लिए। किसी भी नई तकनीक के साथ, वहाँ अक्सर "बढ़ते दर्द" है कि इसके उपयोग के दौरान दूर किया जाना चाहिए रहे हैं। हम कई उदाहरण हैं जहां समस्याओं 3 डी प्रिंटिंग biomolecules (पूरक 6 देखें) की प्रक्रिया में सामना किया जा सकता है प्रदान करते हैं।

अंत में, इस लेख के माध्यम से, यह हमारे उद्देश्य biomolecules के 3 डी मुद्रण में लगे उपयोगकर्ताओं के एक समुदाय के विकास में योगदान करने के लिए है। महत्वपूर्ण बात है, एनआईएच 3 डी मॉडल साझा करने के लिए जनता के लिए एक डेटाबेस की स्थापना की है और तरीकों उन्हें 10 मुद्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। हम दृढ़ता से इस अनूठी संसाधन (एनआईएच कैसे 3 डी प्रिंट एक्सचेंज को 3 डी मॉडल प्रिंट और पृष्ठभूमि की जानकारी अपलोड करने के बारे में निर्देश के लिए पूरक 7 देखें) में भागीदारी प्रोत्साहित करते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Filament
PLA 3D Printing Filament (1.0 kg Roll) Quantum3D Printing http://quantum3dprinting.com/ Very good quality PLA filament, strongly recomended
NinjaFlex Flexible 3D Printing Filament Ninjatek https://ninjatek.com/ High quality flexible filament
PLA Filaments PrimaValue & PrimaSelect 3DPrima http://3dprima.com/ High quality European supplier of filament
Printers
Prusa I3 MK2 3D Printer Prusa Research http://www.prusa3d.com/ A popular 3D printer
MakerGear M2 Revision E (M2e) MakerGear http://www.makergear.com/ Closed source, very high quality printer
Ultimaker 2 Ultimaker https://ultimaker.com/ Very reliable, easy to use printer, highest rating on 3Dhubs.com
Flashforge Creator Pro Flashforge http://www.flashforge-usa.com Reliable, dual extrusion printer, highest rating on 3Dhubs.com
Software
Simplify3D Slicer Simplify3D https://www.simplify3d.com/ Excellent slicing software
Netfabb Autodesk http://www.autodesk.com/education/free-software/netfabb Mesh repair software, available free of cost for educational purposes
Chimera University of California, San Francisco https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/ Chimera molecular vizualizer
Meshmixer Autodesk http://www.meshmixer.com/ Used for orienting models, but has other features

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इंजीनियरिंग अंक 121 3 डी प्रिंटिंग आणविक जीव विज्ञान शिक्षा संरचना biomolecules मॉडल बाहर निकालना प्रिंटर
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Da Veiga Beltrame, E.,… More

Da Veiga Beltrame, E., Tyrwhitt-Drake, J., Roy, I., Shalaby, R., Suckale, J., Pomeranz Krummel, D. 3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy. J. Vis. Exp. (121), e55427, doi:10.3791/55427 (2017).

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