Name: Biyolojik Doku Simüle Etmek Için Hayaletlerin Multimodal 3D Baskısı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 11 s
Description: Keşfedin spin coating, PolyJet ve FDM entegrasyonuyla çok katmanlı heterojen fantom üretimini. Bu yöntem biyolojik dokunun yapısal ve fonksiyonel özelliklerini simüle ederek biyomedikal optik cihazların geliştirilmesine katkı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Grant No. 11002139 ve 81327803) ve Merkez Üniversiteler için Temel Araştırma Fonları tarafından desteklenmiştir. Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Zachary J. Smith'e seslendirme sağladığı için teşekkür ederiz.

1. 3D baskı için malzeme hazırlama
NOT: Optik hayalet üretim hattımız biyolojik dokunun yapısal ve fonksiyonel heterojenliklerini simüle etmek için çeşitli baskı malzemeleri kullanır. Baskı malzemelerinin seçimi de üretim süreçlerine bağlıdır.
<ol><li>Spin kaplama baskı için malzeme hazırlama<ol>
<li>100 mL stereolitografi (SLA) fotopolimer reçine içeren bir kabın içine 100 mg titanyum dioksit (TiO2)tozu ekleyin.</li>
		<li>Bir manyetik karıştırıcı üzerinde 30 dakika için kabın karışımı karıştırın.</li>
		<li>Folyo ile mühür ve 15 dakika boyunca bir ultrasonik makinede sonicate.</li>
		<li>Malzemeyi 10 dakika vakumlayın ve cihazın depolama şırıngasına yükleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Polyjet baskı için malzeme hazırlama<ol>
<li>% 18 (w / w) malzeme almak için trietilen glikol dimetakrilat 80 g içeren kabın içine 2-hidroksi-2-metilpropiophenone (1-hidroksikloheksil fenil keton) 17.56 g ekleyin.</li>
		<li>Folyo ile mühür ve 15 dakika boyunca bir ultrasonik makinede sonicate.</li>
		<li>Karışımın 20 mL alın ve içine yağda çözünen Çin kırmızı boya 5 mg ekleyin. Adımı 1.2.2'yi yineleyin.</li>
		<li>Tüm malzemeleri vakumlayın, çözeltiyi boyayla Y (Sarı) kanalındaki kartuşlara yükleyin ve saf çözeltiyi K (Siyah) kanalının kartuşlarına yükleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>FDM baskı için malzeme hazırlama<ol>
<li>Üç gaganın her birine 200 g jel balmumu yükleyin ve manyetik bir karıştırıcı üzerinde 60 °C'ye ısıtın.</li>
		<li>İlk kabın içine 600 mg TiO2 tozu ekleyin. İkinci içine grafit tozu 80 mg ekleyin.</li>
		<li>TiO2 ve jel balmumu ile karıştırılarak karıştırın jel balmumu manyetik karıştırıcı üzerinde 30 dakika boyunca farklı behers grafit tozu ile karıştırılır.</li>
		<li>2 dakika için üç farklı malzeme vakum ve katılaşma önce hibrid-üç-nozul modülü ekstrüder içine yükleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Multimodal 3D baskı için bilgisayar modelleri hazırlama
NOT: Heterojen deri dokusu epidermis, dermis ve deri altı doku olmak üzere üç katmana ayrılır. Epidermis tabakası, adım 1.1'de tanıtılan malzeme kullanılarak spin kaplama ile üretilir. Dermis tabakası, adım 1.2'de tanıtılan ışığa duyarlı polimer kullanılarak polijet baskı ile üretilir. Subkutan doku tabakası FDM tarafından adım 1.3'te tanıtılan malzeme kullanılarak üretilir. Yukarıda belirtilen üretim süreçlerini yönlendirmek için farklı baskı parametrelerinden oluşan bir prototip bilgisayar destekli tasarım (CAD) dosyası oluşturulur.
<ol><li>Cilt için dijital optik hayalet tasarımı<ol>
<li>Aşağıdaki üç tabaka ile deri hayalet tasarımı: 100 μm kalınlığında bir epidermis tabakası, 400 μm kalınlığında bir dermis tabakası ve 1 cm kalınlığında bir deri altı doku.</li>
		<li>3D modelleme yazılım paketi (örneğin, Solidworks)(Şekil 5A)kullanarak bir tümör modeli çizin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Spin kaplama için parametre ayarı<ol>
<li>Yazdırma cihazının kontrol yazılımında dönen hız ve süre parametrelerini ayarlayın. Bu gösteride kullanılan ilk aşama spin kaplama hızı min başına 200 devir (rpm), spin kaplama süresi 20 s, ikinci aşama spin kaplama hızı 1.000 rpm ve spin kaplama süresi 40 s' dir.</li>
		<li>Spin kaplama malzemesi miktarını 3 mL ve ışık kürleme süresini kontrol yazılımında 180 s olarak ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Polyjet baskı için kaynak dosyanın hazırlanması<ol>
<li>AcroRIP Color yazılım paketine basılacak kan damarı görüntüsünü alın ve yazdırılan hayaletlerin optik parametreleri ile görüntü özellikleri arasındaki ilişkiye göre parametreleri (baskı konumu ve mürekkep püskürtmeli miktarı) ayarlayın. Bu basılı kan damarı resimde, K kanalı şeffaf bir fotocurable malzeme ile yüklenir ve Y kanalı Çin kırmızı boya ile karışık bir fotocurable malzeme ile yüklenir.</li>
		<li>3B yazdırma için tanımlanan parametreleri içeren bir ".prn" dosyası oluşturun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>FDM baskı için G kodunun hazırlanması<ol>
<li>Bir tümörü simüle etmek için 3D haritalama yazılımı paketi (örneğin Solidworks) ile bir frustum modeli çizin.</li>
		<li>Tümör modelinin ".stl" dosyasını, hepsi bir arada bir enjektör lüzmal komut dosyasıyla yüklü bir Cura yazılım paketine aktarın.</li>
		<li>Yazdırma için gereken G kodunu oluşturmak için modeli dilimleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Belgelerin yazdırma kontrol yazılımına yüklenmesi<ol>
<li>Menü çubuğundaki "Dosya" menü öğesini tıklatın, "UV Yazdır Dosyasını Al" alt menü öğesini seçin ve adım 2.3'te tanıtılan UV baskı ".prn" dosyalarını yükleyin.</li>
		<li>Adım 2.4'te oluşturulan G kodunu 2.5.1 adımda olduğu gibi yazdırma kontrol yazılımına yükleyin.</li>
		<li>Otomatik 3B yazdırma yordamını başlatmak için Yazdırmayı Başlat düğmesini tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Spin kaplama ile cilt epidermis tabakası hayalet bileşeni baskı
NOT: Spin kaplama modülü esas olarak üç bölümden oluşur: 1) bir spin coater; 2) bir tutkal dağıtıcı; ve 3) uv lambası.
<ol><li>Yükleme istasyonundaki substratı mekanik bir el ile spin kaplamanın örnek aşamasına taşıyın. Adsorpsiyon ile substrat düzeltmek için vakum pompası başlatın.</li>
	<li>Tutkal dağıtıcısı substrat merkezinde adım 2.2.2 tanıtılan malzeme damlaşMak için şırınga kontrol eder.</li>
	<li>Spin coater ayarlanan hız ve zaman parametrelerini takip ederek çalışmaya başlar.</li>
	<li>UV lambasını (dalga boyu: 395 nm) indirin ve 180 s boyunca açın.</li>
	<li>UV lambasını kaldırın, spin-coater'ı kapatın ve cilt epidermisini yazdırın.</li>
</ol>4. Polyjetting tarafından deri dermis tabakası hayalet bileşeni baskı
NOT: Polyjet baskı modülü piezoelektrik mürekkep püskürtmeli nozul, üç boyutlu mobil platform, kontrol paneli ve UV lambası (cıva lambası) içerir. Çözücü esaslı fotoküredilebilir malzeme, emme malzemesi ve saçılma malzemesi matris olarak kullanılır. Farklı bölgelerde farklı oranlarda malzemelerin püskürtülmesi ile farklı optik parametreler elde edilir. Son olarak, dermis katmanı hayalet yazdırılır ve katman katman tedavi edilir.
<ol><li>Substratı 3B mobil platforma taşıyın ve platformdaki substratı adsorb etmek için emme valfini açın.</li>
	<li>3B mobil platform, alt katmanı UV yazıcının ilk konumuna tutar.</li>
	<li>Mürekkep püskürtmeli yazıcıyı silindirin çalışma konumuna itin ve mürekkep püskürtmeli yazıcı ana bilgisayar tarafından gönderilen ".prn" dosyasında belirtilen süreyi çalışır. Burada, mürekkep püskürtmeli yazıcının kağıt besleme sinyali Y ekseni mobil platformun hareketini yönlendirmek için kullanılır.</li>
	<li>Mürekkep püskürtmeli yazıcı, adım 2.5.1'de tasarlanan katmanı yazdırır ve silindir mürekkep püskürtmeli yazıcıyı orijinal konuma geri iter. Substrat ile yerleştirilen 3B hareketli platformun Y ekseni ilk konumuna hareket ettirilerek başlatedilir.</li>
	<li>Substrat Y ekseninin pozitif yönünde 50 mm hareket eder. UV lambası silindir tarafından aşağı itilir (substrat üzerinde 10 mm).</li>
	<li>Uv lambasını kür leme süresine göre 180 s'ye açın.</li>
	<li>UV lambasını silindirle ilk konuma itin. Substrat ile yerleştirilen 3B mobil platformun Y ekseni başharfe çevrilmiş ve ilk konumuna geri döndürülür.</li>
	<li>Yüzey tabakasıyla yerleştirilen 3B mobil platformu Z ekseni boyunca 0,1 mm aşağı doğru hareket ettirin.</li>
	<li>Çok katmanlı yazdırma tamamlanana kadar bir sonraki katmanı yazdırmak için 4.1-4.8 adımlarını yineleyin.</li>
</ol>5. FDM ile deri altı doku hayalet bileşeni baskı
NOT: FDM modülü hibrit üç başlı modül, tek başlı modül ve 3D mobil platformdan oluşmaktadır. Jel balmumu, emici malzeme ve saçılma malzemesi bir hayalet simüle deri altı doku / tümör hazırlamak için hammadde olarak kullanılır. Jel balmumu ısıtılır ve besleyici içinde eritilir. Ekstrüzyon kafası tarafından düzgün bir şekilde karıştırılarak, son hayaletlerin istenilen optik parametrelerle yazdırılması için ekstrüzyon yapılır.
<ol><li>Nozul modülünün ısıtma gücünü açın ve sıcaklığı 60 °C'ye ayarlayın.</li>
	<li>Karıştırma nozülunu silindiri iterek çalışma konumuna taşıyın.</li>
	<li>FDM modülü ana bilgisayar tarafından gönderilen G kod komutlarını alır ve karıştırma başlığı 68 °C'ye kadar ısıtılır.</li>
	<li>Ajitasyon motorunu açın ve malzemeleri iyice karıştırın.</li>
	<li>3B mobil platformu niçin başlattık ve XYZ eksenleri ilk konuma geçin.</li>
	<li>Yazdırma işlemi G kod komutları aşağıdaki yürütülür. Katman katman yazdırma işleminde, malzemeler her katmandaki hayaletin optik parametrelerini belirleyen karıştırma oranıyla orantılı olarak ekstrüzyon edilir. Baskı deri altı doku kısmı veya tümör kısmı tamamen basılmış kadar devam ediyor.</li>
	<li>Karıştırma nozul modüllerini silindiri iterek ilk konuma taşıyın. DİkKAT: Grafit tozu güçlü ışık emilimine sahip olduğundan, agregasyon tarafından indüklenen optik parametrelerde değişiklik önlemek için mümkün olduğunca düzgün karıştırılmalıdır. Büyük partikül boyutunda TiO2 tozu kolayca çökeltir ve malzeme yerleştirme doğruluğunu etkiler, bu nedenle tamamen karıştırmak için gereklidir. TiO2 uzun süre saklanırsa değiştirilmelidir.</li>
</ol>6. Substratı yükleme istasyonuna geri taşıma
<ol><li>3B mobil platformu niçin başlattık ve XYZ eksenini ilk konuma taşıyın. 3B mobil platformu devir konumuna taşıyın.</li>
	<li>Silindiri iterek mekanik eli substrat üzerindeki konuma taşıyın.</li>
	<li>Substratı elinize ayırın ve mekanik elle yükleme istasyonu üzerinde hareket ettirin. Substratı yükleme istasyonuna yerleştirin ve otomatik baskıyı tamamlayın.</li>
</ol>7. Döküm deri altı doku tabakası hayalet bileşeni kalıplama tarafından
NOT: Eğer hayalet için tümör modeli tasarlanmışsa, polidimethylsiloxane (PDMS) tümör dışına dökülerek tüm hayalet döküm gerekli olacaktır. FDM modülünün tümörsüz deri altı doku tabakasını yazdırması için 7.1-7.3 adımlarına gerek yoktur.
<ol><li>3D baskılı dikdörtgen kalıplı bir substrat üzerine basın.</li>
	<li>Kalıba sıvı PDMS dökün.</li>
	<li>Substratı bir kuvöze yerleştirin ve 60 °C'de 2 saat saklayın.</li>
	<li>Hayaleti alt tabakadan çıkarın.</li>
</ol>

<ol><li>Lu, G., Fei, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medical+hyperspectral+imaging%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Medical hyperspectral imaging: a review.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (1), 010901(2014).</li>
<li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+non-uniform+discrete+Fourier+transform+based+high+speed+spectral+domain+optical+coherence+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Development of a non-uniform discrete Fourier transform based high speed spectral domain optical coherence tomography system.</a> Optics Express. 17 (14), 12121-12131 (2009).</li>
<li>Zhao, H., Gao, F., Tanikawa, Y., Homma, K., Yamada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+diffuse+optical+tomographic+imaging+for+the+provision+of+both+anatomical+and+functional+information+about+biological+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Time-resolved diffuse optical tomographic imaging for the provision of both anatomical and functional information about biological tissue.</a> Applied Optics. 44 (10), 1905-1916 (2005).</li>
<li>Ding, Z., Ren, H., Zhao, Y., Nelson, J. S., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+optical+coherence+tomography+over+a+large+depth+range+with+an+axicon+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-resolution optical coherence tomography over a large depth range with an axicon lens.</a> Optics Letters. 27 (4), 243-245 (2002).</li>
<li>Iida, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+brain+phantom+containing+bone+and+grey+matter+structures+with+a+realistic+head+contour%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional brain phantom containing bone and grey matter structures with a realistic head contour.</a> Annals of Nuclear Medicine. 27 (1), 25-36 (2013).</li>
<li>Mobashsher, A. T., Abbosh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+human+head+phantom+with+realistic+electrical+properties+and+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Antennas+and+Wireless+Propagation+Letters%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional human head phantom with realistic electrical properties and anatomy.</a> IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 13, 1401-1404 (2014).</li>
<li>Li, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+head+phantom+with+realistic+shape+and+spatially+varying+skull+resistivity+distribution%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">A new head phantom with realistic shape and spatially varying skull resistivity distribution.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 61 (2), 254-263 (2013).</li>
<li>Bykov, A., et al. Multilayer tissue phantoms with embedded capillary system for OCT and DOCT imaging. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBykov%2C+A+%22Life+Sciences.+%28International+Society+for+Optics+and+Photonics%29%22">Life Sciences. (International Society for Optics and Photonics)</a>. , 73760(2011).</li>
<li>Bykov, A. V., Popov, A. P., Priezzhev, A. V., Myllylä, R. Skin phantoms with realistic vessel structure for OCT measurements in Laser Applications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBykov%2C+AV+%22European+Conference+on+Biomedical+Optics%22">European Conference on Biomedical Optics</a>. , Optical Society of America. 80911(2010).</li>
<li>Park, J., et al. Fabrication of double layer optical tissue phantom by spin coating method: mimicking epidermal and dermal layer. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPark%2C+J+%22Design+and+Performance+Validation+of+Phantoms+Used+in+Conjunction+with+Optical+Measurement+of+Tissue+V%22">Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V</a>. , International Society for Optics and Photonics. 85830(2013).</li>
<li>Wróbel, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+optical+skin+phantoms+for+preclinical+evaluation+of+laser+efficiency+for+skin+lesion+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (8), 085003(2015).</li>
<li>Sheng, S., Wu, Q., Han, Y., Dong, E., Xu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabricating+optical+phantoms+to+simulate+skin+tissue+properties+and+microvasculature%5BTitle%5D)+AND+%22Design+and+Performance+Validation+of+Phantoms+Used+in+Conjunction+with+Optical+Measurement+of+Tissue+Vii%22%5BJournal%5D)">Fabricating optical phantoms to simulate skin tissue properties and microvasculature.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue Vii. , International Society for Optics and Photonics. 932507(2015).</li>
<li>Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional%2C+distendable+bladder+phantom+for+optical+coherence+tomography+and+white+light+cystoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (3), 36009(2014).</li>
<li>Hahn, C., Noghanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+breast+phantom+development+for+microwave+imaging+using+regression+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous breast phantom development for microwave imaging using regression models.</a> Journal of Biomedical Imaging. 2012, 6(2012).</li>
<li>Ansari, M. A., Mohajerani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+optical+abnormalities+in+breast+phantom+by+diffuse+equation%5BTitle%5D)+AND+%22Optik-International+Journal+for+Light+and+Electron+Optics%22%5BJournal%5D)">Estimation of optical abnormalities in breast phantom by diffuse equation.</a> Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 125 (20), 5978-5981 (2014).</li>
<li>Roman, M., Gonzalez, J., Carrasquilla, J., Erickson, S. J., Godavarty, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Gen-2+Hand-Held+Optical+Imager%3A+Phantom+and+Preliminary+in-vivo+Breast+Imaging+Studies%5BTitle%5D)+AND+%2229th+Southern+Biomedical+Engineering+Conference%22%5BJournal%5D)">A Gen-2 Hand-Held Optical Imager: Phantom and Preliminary in-vivo Breast Imaging Studies.</a> 29th Southern Biomedical Engineering Conference. , 103-104 (2013).</li>
<li>Michaelsen, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anthropomorphic+breast+phantoms+with+physiological+water%2C+lipid%2C+and+hemoglobin+content+for+near-infrared+spectral+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Anthropomorphic breast phantoms with physiological water, lipid, and hemoglobin content for near-infrared spectral tomography.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (2), 026012(2014).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+tissue+phantoms+based+on+spin+coating+method%5BTitle%5D)+AND+%22Design+and+Performance+Validation+of+Phantoms+Used+in+Conjunction+with+Optical+Measurement+of+Tissue+VII%22%5BJournal%5D)">Optical tissue phantoms based on spin coating method.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue VII. , International Society for Optics and Photonics. 93250(2015).</li>
<li>Mustari, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agarose-based+tissue+mimicking+optical+phantoms+for+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (138), e57578(2018).</li>
<li>Luciano, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilizing+3D+printing+technology+to+merge+MRI+with+histology%3A+A+protocol+for+brain+sectioning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Utilizing 3D printing technology to merge MRI with histology: A protocol for brain sectioning.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54780(2016).</li>
<li>Dong, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+fuse+deposition+modeling+of+tissue-simulating+phantom+for+biomedical+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional fuse deposition modeling of tissue-simulating phantom for biomedical optical imaging.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (12), 121311(2015).</li>
<li>Beltrame, E. D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Printing+of+Biomolecular+Models+for+Research+and+Pedagogy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55427(2017).</li>
<li>Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H., Webb, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+application+of+heterogeneous+printed+mouse+phantoms+for+whole+animal+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging.</a> Applied Optics. 55 (2), 280-287 (2016).</li>
<li>Liu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+multilayer+tissue-mimicking+phantom+with+tunable+optical+properties+to+simulate+vascular+oxygenation+and+perfusion+for+optical+imaging+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a multilayer tissue-mimicking phantom with tunable optical properties to simulate vascular oxygenation and perfusion for optical imaging technology.</a> Applied Optics. 57 (23), 6772-6780 (2018).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Çok katmanlı hayaletin imalatında, spin kaplama için kullanılan malzeme PDMS yerine hafif tedavi edilebilir bir malzemedir. Ara katman, hafif kürlenebilir rekarni hammadde olarak kullanan polyjet baskı yöntemi ile yazdırılır. İnce PDMS fantomları tert-butil alkol ekledikten sonra spin kaplama ile yapılabilse de, pdms katmanı polijet baskı sırasında ışık la tedavi edilebilir malzemeye etkili bir şekilde bağlanamaz. Bu nedenle, spin kaplama için hafif kürebilir resin seçti.
Şu anda, polijet bask...

Biyomedikal optik görüntüleme, biyolojik doku ile ışık etkileşimlerine dayalı hastalıkları ve doku anomalilerini tespit eden tıbbi görüntüleme araçları ailesini temsil eder. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve bilgisayarlı tomografi (BT) gibi diğer görüntüleme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, biyomedikal optik görüntüleme doku yapısal, fonksiyonel ve moleküler özelliklerin noninvaziv ölçüm yararlanarak düşük maliyetli ve taşınabilir cihazlar1,2,3,4. Ancak, maliyet ve taşınabilirlik teki üstünlüğüne rağmen, optik görüntüleme kısmen kötü tekrarlanabilirliği ve optik ve biyolojik parametreler arasında nicel haritalama eksikliği nedeniyle klinik tanı ve terapötik rehberlik için yaygın olarak kabul edilmemiştir. Bu sınırlamanın temel nedeni, biyomedikal optik görüntüleme cihazlarının nicel kalibrasyonu ve doğrulanması için izlenebilir standartların olmamasıdır.
Geçmişte, çeşitli doku simüle hayaletler çeşitli beyin5,6,7, cilt8,9,10,11,12, mesane13, ve meme dokuları14,15,16,17gibi çeşitli doku tipleri, biyomedikal optik görüntüleme araştırma için geliştirilmiştir. Bu hayaletler öncelikle aşağıdaki üretim süreçlerinden biri tarafından üretilmektedir: 1) spin kaplama10,18 (homojen ve ince katmanlı doku simüle için); 2)kalıplama 19 (geometrik özelliklere sahip hantal doku simüle için); ve 3) üç boyutlu (3D) baskı20,21,22 (çok katmanlı heterojen doku simüle için). Kalıplama ile üretilen deri fantomları cilt dokusunun toplu optik özelliklerini taklit edebiliyoruz ancak lateral optik heterojenlikleri taklit edemez19. Bentz ve ark. biyolojik doku23farklı optik özelliklerini taklit etmek için iki kanallı FDM 3D baskı yöntemi kullanılır. Ancak, iki malzeme kullanarak yeterince doku optik heterojenite ve aizotropi simüle edemez. Lurie ve ark. optik koherens tomografi (OKT) ve sistoskopi için 3D baskı ve spin kaplama birleştirerek bir mesane hayalet oluşturdu13. Ancak, kan damarları gibi hayaletheterojen özellikleri, el boyanması gerekiyordu.
Yukarıdaki hayali üretim süreçleri arasında, 3D baskı biyolojik doku yapısal ve fonksiyonel heterojenlikleri simüle etmek için en esneklik sağlar. Ancak, cilt dokusu gibi birçok biyolojik doku tipi, tek bir 3D baskı işlemi yle etkin bir şekilde çoğaltılamayan çok katmanlı ve çok ölçekli bileşenlerden oluşur. Bu nedenle, birden çok üretim süreçlerinin entegrasyonu gereklidir. Biyomedikal optik görüntüleme için izlenebilir bir standart olarak hayaletleri taklit eden çok katmanlı ve çok ölçekli dokunun otomatik üretimi için birden fazla üretim proseslerini entegre eden bir 3D baskı üretim hattı öneriyoruz(Şekil 1). Spin kaplama, polijet baskı ve FDM 3D baskı üretim hattımızda otomatik leştirilmiş olsa da, her modalite, belirlenen proseslerle aynı işlevsel özellikleri korur. Bu nedenle, bu makale, birden fazla sürecin tek bir cihazda fiziksel entegrasyonuna gerek kalmadan çok ölçekli, çok katmanlı ve heterojen doku simülasyonu hayaletleri üretmek için genel bir kılavuz sağlar.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60563/60563fig1.jpg"> Şekil 1: 3B baskı üretim hattının CAD diyagramı. (A) Üst kabuğu çıkarılan 3D baskı üretim hattı. (B) Spin kaplama modülü ve mekanik el modülü şeması. (C) Polijet baskı modülü şeması. (D) FDM baskı modülü şeması (UV lambası polijet baskı modülüne aittir). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60563/60563fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

<table><tbody><tr><td>2-Hidroksi-2-metilpropiyofenon</td><td>aladdin</td><td>H110280-500g</td><td>Işık başlatıcı <a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a</td></tr><tr><td>>3D baskı kontrol sistemi</td><td>USTC</td><td>USTC-3DPrinter_control1.0</td><td>ısmarlama github: <a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_control_system_of_ USTC" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a</td></tr><tr><td>>3D baskı sistemi</td><td></td><td>USTC USTC-3DPrinter1.0</td><td>ısmarlama</td></tr><tr><td>AcroRip renkli</td><td>Human Plus</td><td>AcroRip v8.2.6</td><td></td></tr><tr><td>Hepsi bir arada nozul dilimleme komut dosyası</td><td>Shenzhen CBD Technology Co., Ltd.</td><td></td><td>github: <a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_Cura_all-in-one-nozzle-slicing-script" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a></td></tr><tr><td>Çin Kırmızı Boya</td><td>Juents</td><td></td><td>Yağda</td></tr><tr><td>Çözünür Cura</td><td>Ultimaker</td><td>Cura_15.04.6</td><td></td></tr><tr><td>Jel Balmumu</td><td>Shanghai Lida Industry Co., ltd.</td><td>LP</td><td>erime noktası: 56 &deg; C</td></tr><tr><td>Grafit</td><td>aladdin</td><td>G103922-100g</td><td>Nesne optik absorpsiyon parametrelerini değiştir <a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>184</td><td></td></tr><tr><td>Titanyum dioksit</td><td>ALDRICH</td><td>24858-100G</td><td>347 nm</td></tr><tr><td>Trietilen glikol dimetakrilat</td><td>aladdin</td><td>T101642-250ml</td><td>Fotoğrafla sertleştirilmiş monomer <a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td></tr><tr><td>UV mürekkep SLA'sı Fotopolimer Reçine</td><td>time80s</td><td>REÇİNE-A</td><td><a href="http://www.time80s.com/zlxz" target="_blank">http://www.time80s.com/zlxz</a></td></tr></tbody></table>

biyolojik doku simüle etmek için hayaletlerin multimodal 3d baskısı

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Biyomedikal optik görüntüleme çeşitli hastalıkların tanı ve tedavisinde önemli bir rol oynamaktadır. Ancak, bir optik görüntüleme cihazının doğruluğu ve tekrarlanabilirliği bileşenlerinin performans özelliklerinden, test ortamından ve operasyonlardan büyük ölçüde etkilenir. Bu nedenle, izlenebilir hayalet standartlara göre bu cihazların kalibre etmek gereklidir. Ancak, mevcut hayaletlerin çoğu biyolojik dokunun multimodal ve dinamik özelliklerini taklit edemez homojen hayaletler vardır. Burada, bir spin kaplama modülü, bir polyjet modülü, erimiş bir biriktirme modelleme (FDM) modülü ve otomatik kontrol çerçevesi entegre bir üretim hattı kullanarak heterojen doku simüle hayaletler imalatı göstermektedir. "Dijital optik hayalet"in yapısal bilgileri ve optik parametreleri, üretim hattına aktarılan bir prototip dosyasında tanımlanır ve farklı baskı yöntemleri arasında sıralı geçiş le katman katman üretilir. Böyle bir üretim hattının teknik yeteneği epidermis, dermis, deri altı doku ve gömülü bir tümör oluşturan deri simüle hayaletler otomatik baskı ile örneklenir.

Spin kaplama ile imal edilen Phantom Spin kaplama pikap döndürerek substrat üzerinde damlacıklar eşit dağıtır ve orijinal gövdenin tek bir tabaka kür sonra imal edilir. Substrat ve dönme süresinin dönme hızı sadece hayaletin yüzey kalitesini etkilemekle kalmıyor, aynı zamanda hayaletin her tabakasının kalınlığını da belirler. Farklı kalınlıklarda hayaletler, tekrarlayıcı spin kaplama katman katman ile imal edilebilir. Hayaletlerin optik parametreleri, bir önceki yayınımızda açıklandığı gibi, saçılma v...

Spin kaplama, polijet baskı ve erimiş biriktirme modelleme biyolojik doku yapısal ve fonksiyonel özelliklerini taklit çok katmanlı heterojen hayaletler üretmek için entegre edilmiştir.

Biyolojik Doku Simüle Etmek Için Hayaletlerin Multimodal 3D Baskısı

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Spin-kaplama, polijet baskı ve erimiş biriktirme modelleme biyolojik doku yapısal ve fonksiyonel özelliklerini taklit çok katmanlı heterojen hayaletler üretmek için entegre edilmiştir. Biyolojik dokunun yapısal ve fonksiyonel heterojenliğini simüle eden izlenebilir hayalet standartların eksikliği, biyomedikal optik cihazların geliştirilmesi ve doğrulanması için darboğaz haline gelmiştir. Bu video, spin kaplama, PolyJet baskı ve FDM gibi birden fazla katkı lı üretim proseslerini 3D baskı üretim hattına entegre ederek, heterojen doku simüle edici fantomların katman katman imalatını gösterir.Böyle bir üretim hattının teknik yeteneği epidermis, dermis, deri altı doku ve gömülü bir tümör oluşturan deri simüle hayaletler otomatik baskı ile örneklenir. Spin kaplama baskı için malzeme hazırlama. SLA fotopolimer Reçine titanyum dioksit tozu ekleyin, manyetik bir heyecan üzerinde 30 dakika karıştırın.Folyo folyo ve sonicate ile mühür. 10 dakika vakum. Polyjet baskı için depolama şırınga Malzeme hazırlama içine yükleyin.Malzeme ekleyin, sonicate, Çin Kırmızı Boya ekleyin, kartuşları içine yükleyin, yazıcıya kartuşları koymak. FDM baskı için malzeme hazırlama. Isı düşük yoğunluklu jel balmumu manyetik bir karıştırın.Titanyum dioksit tozu ekleyin, ikinci kabın içine grafit tozu ekleyin. Vakum hibrid üç meme modülü ekstrüder içine yükleyin. Tasarımında, spin kaplama parametrelerini ayarlama, cildin dijital optik hayaleti.Kontrol yazılımında dönen hız ve süre parametrelerini ayarlayın. spin kaplama malzemesi miktarını ve ışık kürleme süresini kurun. Polyjet baskı için kaynak dosyasıhazırlanması, Yazılım içine kan damarı görüntü İthalat, baskı konumunu ayarlamak ve kurulum FDM baskı için G-kodu tam hazırlanması sonra baskı için gerekli PRN dosyaoluşturmak mürekkep püskürtmeli parametreleri ayarlamak, Cura yazılımı içine tümör modeli almak cura yazılımı içine bir nozul dilimleme komut dosyası eklemek ve baskı kontrol yazılımı ithalat Belgeleri yazdırmak için gerekli G-kodu oluşturmak için modeli dilim.Menü çubuğundaki Dosya menüsü öğesini tıklatın. UV baskı PRN dosyalarını yükleyin. G kodunu içe aktarın.Yazdırmayı Başlat düğmesini tıklatın. Mekanik el, yükleme istasyonundaki substratı spin-coater numune aşamasının merkezine taşır. Tutkal dağıtıcısı, malzemeyi substratın ortasına kadar şırıngalı bir damlayı kontrol eder.Spin-coater çalışmaya başlar. UV lambasını bırakın ve açın ve deri epidermisinin yazdırılması. Substratı 3B mobil platforma taşıyın.Substratı UV baskının ilk konumuna taşıyın, mürekkep püskürtmeli yazıcıyı çalışma konumuna itin. Mürekkep püskürtmeli yazıcı resmi yazdırır. UV lambası silindir tarafından itilir ve alt tabaka üzerinde konuma aşağı taşındı, UV lambası açın.Çok katmanlı yazdırma tamamlanana kadar bir sonraki yazdırma katmanı için tekrarlayın. Karıştırma başlığı, G kodunun talimatlarına göre silindir baskısının itilmesiyle çalışma konumuna taşınır. Tümör kısmının deri altı doku kısmı yazdırılına kadar baskı tamamlanır.Substrat geri yükleme istasyonuna taşımak bir kalıp Temsilcisi sonuçları yardımıyla deri altı tabaka hayalet döküm. Otomatik baskı üretim hattının sonucu. 3D baskı yöntemlerini entegre ederek, sistem protokoldeki adımları izleyerek hayalet gibi bir tümör oluşturabilir.Basitleştirilmiş çok katmanlı cilt modeli alarak bir örnektir. Epidermis tabakası, dermis tabakası ve farklı kalınlıklarda ve farklı optik özelliklere sahip deri altı doku tabakası spin kaplama yöntemi, polijet baskı yöntemi ve FDM baskı yöntemi ile imal edilmektedir. Model sayesinde spin kaplama, polijet baskı ve FDM baskının optik fantom lar üretme olasılığı doğrulanmıştır, sistemin optik simülasyon özellikleri ve yapısal simülasyon özellikleri ile doku optik fantom üretme potansiyeline sahip olduğu kanıtlanmıştır.

multimodal-3d-printing-of-phantoms-to-simulate-biological-tissue

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Modern plastik ekstrüzyon ve baskı teknolojileri kullanarak, hızlı ve ucuz bir laboratuarda alınan X-ışını BT verileri fiziksel modeller üretmek artık mümkün. Tomografik veri üç boyutlu baskı güçlü görselleştirme, araştırma, ve şimdi preklinik görüntüleme topluluğu tarafından erişilebilir bir eğitim aracıdır.

Preklinik X-ışını bilgisayarlı tomografi Veri 3D Yazdırma Setleri

Bu kağıt hayalet gibi ultrason (US), bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik olarak hayvan görüntüleme yöntemleri tümör boyutu ölçüm kalite güvence (QA) için (TM) malzemeler doku taklit yapılmış bir klinik öncesi multimodalite inşa içi prosedürleri açıklar rezonans görüntüleme (MRG).

Tümör Boyutu Ölçüm Kalite Güvencesi için Doku-taklit eden malzemeler kullanarak Klinik öncesi modelli Phantom İnşaatı

Optik doku hayaletler kalibrasyon ve optik görüntüleme sistemleri karakterizasyonu ve teorik modeller doğrulama için gerekli araçlardır. Bu makalede bir yöntem için çoğaltma doku optik özellikleri ve üç boyutlu doku yapısı içerir hayalet imalat detayları.

İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

Bu iletişim kuralı ile yapısal doku mühendislik yapıları 3D baskı için decellularized matrisler (DM) içeren katıştırılmış polylactic asit (PLA) mikroküreler polycaprolactone (PCL) filaman imalatı açıklar.

Matrisler roman işlemi 3D baskı için Decellularized

Protokol, cerrahi simülasyon için kullanılacak hastaya özgü, anatomik kafatası modellerinin tam renkli üç boyutlu baskılarının imalatını açıklamaktadır. Farklı görüntüleme yöntemlerini birleştirmenin önemli adımları, görüntü segmentasyonu, üç boyutlu model çıkarma ve baskı ların üretimi açıklanmıştır.

Nöroşirürjide Kompleks İntrakraniyal Tümörlerin Çok Renkli 3D Baskısı

Bu protokol, bir hastanın belirli kafatası, beyin ve tümör hayalet imal açıklar. Bu kalıp oluşturmak için 3D baskı kullanır ve polivinil alkol (PVA-c) doku taklit malzeme olarak kullanılır.

Beyin Tümörü Cerrahisi Planlaması için Ultrason ve X-Ray Kontrastı ile Hastaya Özel Polivinil Alkol Phantom İmalatı

Burada multimodal tedavi değerlendirmesi, girişim öncesi planlama ve kardiyovasküler anatomiler üzerine hekim eğitimi için sahte bir dolaşım kurulumunun geliştirilmesini sunuyoruz. Hastaya özgü tomografik taramaların uygulanmasıyla, bu kurulum bireyselleştirilmiş tıpta terapötik yaklaşımlar, eğitim ve eğitim için idealdir.

Girişimsel Planlama ve Eğitim için 3D Baskılı Kardiyovasküler Fantomların Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

Bu yöntem, tam uzamsal doğruluk ve uzamsal/kontrast çözünürlüğü ile doğrudan tıbbi görüntülerden yazdırılan voksel tabanlı bir 3D baskı iş akışını gösterir. Bu, veri kaybı veya değişimi olmadan radyodensite ile ilişkili morfolojik olarak karmaşık, dereceli malzemeler aracılığıyla malzeme dağılımlarının hassas, dereceli kontrolünü sağlar.

Voxel Baskı Anatomisi: Bitmap Baskı Ile Gerçekçi, Presurgical Planlama Modellerinin Tasarımı ve İmalatı

Burada, tiroid cerrahisinin ameliyat öncesi değerlendirilmesi için kişiselleştirilmiş 3D baskılı bir model oluşturmak için yeni bir yöntem önerilmektedir. Preoperatif tartışmaya elverişlidir ve tiroid cerrahisinin zorluğunu azaltır.

Tiroid cerrahisinde preoperatif değerlendirme için kişiselleştirilmiş 3D baskılı bir model

Bu protokol, optik ve akustik biyomedikal görüntüleme uygulamaları için bağımsız olarak ayarlanabilir akustik ve optik özelliklere sahip, kararlı, biyolojik olarak ilgili bir hayalet malzemenin üretimini açıklamaktadır.

Optik ve Akustik Görüntüleme için Kararlı Bir Fantom Malzeme

Bu makale, plazmonik fototermal tedavi için optik özellikleri çoğaltan tümör dokusu fantomlarının hazırlanmasına yönelik protokolü sunmaktadır. Fantom hazırlama, fototermal değerlendirmeler ve terapötik parametreleri değerlendirmek için fototermal sıcaklık ölçümlerine dayalı geliştirilen sayısal modelin doğrulanmasını detaylandırır ve ön test için in vivo çalışmalara etik, uygun maliyetli bir alternatif sunar.

Plazmonik Fototermal Kanser Tedavisi: Fototermal Sıcaklık Dağılımını Görselleştirmek için Nanopartikül Gömülü Tümör Dokusu Taklit Eden Fantomlar

Keşfedin spin coating, PolyJet ve FDM entegrasyonuyla çok katmanlı heterojen fantom üretimini. Bu yöntem biyolojik dokunun yapısal ve fonksiyonel özelliklerini simüle ederek biyomedikal optik cihazların geliştirilmesine katkı sağlar.

Biyolojik Doku Simüle Etmek Için Hayaletlerin Multimodal 3D Baskısı

Daha fazla video keşfet