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Stampa 3D multimodale di fantasmi per simulare il tessuto biologico

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Summary

Il rivestimento a spin, la stampa polijet e la modellazione della deposizione fusa sono integrati per produrre fantasmi eterogenei multistrato che simulano le proprietà strutturali e funzionali del tessuto biologico.

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Ma, C., Shen, S., Liu, G., Guo, S., Guo, B., Li, J., Huang, K., Zheng, Y., Shao, P., Dong, E., Chu, J., Xu, R. X. Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue. J. Vis. Exp. (155), e60563, doi:10.3791/60563 (2020).

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Abstract

L'imaging ottico biomedico svolge un ruolo importante nella diagnosi e nel trattamento di varie malattie. Tuttavia, l'accuratezza e la riproducibilità di un dispositivo di imaging ottico sono notevolmente influenzate dalle caratteristiche prestazionali dei suoi componenti, dell'ambiente di test e delle operazioni. Pertanto, è necessario calibrare questi dispositivi in base a standard fantasma tracciabili. Tuttavia, la maggior parte dei fantasmi attualmente disponibili sono fantasmi omogenei che non possono simulare caratteristiche multimodali e dinamiche del tessuto biologico. Qui, mostriamo la fabbricazione di fantasmi eterogenei che simulano tessuti utilizzando una linea di produzione che integra un modulo di rivestimento a spin, un modulo polijet, un modulo FDM (FDM) fuso e un framework di controllo automatico. Le informazioni strutturali e i parametri ottici di un "fantasma ottico digitale" sono definiti in un file prototipo, importati nella linea di produzione e fabbricati strato per strato con interruttore sequenziale tra diverse modalità di stampa. La capacità tecnica di una tale linea di produzione è esemplificata dalla stampa automatica di fantasmi che simulano la pelle che comprendono l'epidermide, il derma, il tessuto sottocutaneo e un tumore incorporato.

Introduction

L'imaging ottico biomedico rappresenta una famiglia di strumenti di imaging medico che rilevano malattie e anomalie tissutali basate su interazioni di luce con il tessuto biologico. Rispetto ad altre modalità di imaging, come la risonanza magnetica (RM) e la tomografia computerizzata (TC), l'imaging ottico biomedico sfrutta la misurazione non invasiva delle caratteristiche strutturali, funzionali e molecolari dei tessuti utilizzando dispositivi portatili e a basso costo1,2,3,4. Tuttavia, nonostante la sua superiorità in termini di costi e portabilità, l'imaging ottico non è stato ampiamente accettato per la diagnosi clinica e l'orientamento terapeutico, in parte a causa della sua scarsa riproducibilità e della mancanza di mappatura quantitativa tra parametri ottici e biologici. La ragione principale di questa limitazione è la mancanza di standard tracciabili per la calibrazione quantitativa e la convalida dei dispositivi di imaging ottico biomedico.

In passato, una varietà di phantom che simulano i tessuti sono stati sviluppati per la ricerca biomedica di imaging ottico in vari tipi di tessuto, come il cervello5,6,7, pelle8,9,10,11,12, vescica13e tessuti mammari14,15,16,17. Questi fantasmi sono prodotti principalmente da uno dei seguenti processi di fabbricazione: 1) spin coating10,18 (per simulare tessuto omogeneo e sottile); 2) stampaggio19 (per simulare tessuto ingombrante con caratteristiche geometriche); e 3) stampa tridimensionale (3D)20,21,22 (per simulare tessuto eterogeneo multistrato). I fantasmi della pelle prodotti dalla stampatura sono in grado di imitare le proprietà ottiche sfuse del tessuto cutaneo, ma non possono simulare le eterogeneità ottiche laterali19. Bentz e altri hanno utilizzato un metodo di stampa 3D FDM a due canali per imitare diverse proprietà ottiche del tessuto biologico23. Tuttavia, l'utilizzo di due materiali non può simulare sufficientemente l'eterogeneità ottica dei tessuti e l'anisotropia. Lurie et al. ha creato un fantasma della vescica per la tomografia a coerenza ottica (OCT) e la cistoscopia combinando la stampa 3D e il rivestimento di spin13. Tuttavia, le caratteristiche eterogenee del fantasma, come i vasi sanguigni, dovevano essere dipinte a mano.

Tra i processi di fabbricazione fantasma di cui sopra, la stampa 3D offre la massima flessibilità per simulare le eterogeneità strutturali e funzionali del tessuto biologico. Tuttavia, molti tipi di tessuto biologico, come il tessuto cutaneo, sono costituiti da componenti multistrato e multiscala che non possono essere efficacemente duplicati da un singolo processo di stampa 3D. Pertanto, è necessaria l'integrazione di più processi di produzione. Proponiamo una linea di produzione di stampa 3D che integra più processi di produzione per la produzione automatica di tessuti multistrato e multiscala che simulano i fantasmi come standard tracciabile per l'imaging ottico biomedico (Figura 1). Anche se il rivestimento a spin, la stampa polijet e l'FDM sono automatizzati nella nostra linea di produzione di stampa 3D, ogni modalità mantiene le stesse caratteristiche funzionali dei processi stabiliti. Pertanto, questo documento fornisce una linea guida generale per la produzione di phantom di simulazione tissutale multiscala, multistrato ed eterogenei senza la necessità di integrazione fisica di più processi in un unico apparato.

Figure 1
Figura 1: Il diagramma CAD della linea di produzione di stampa 3D. (A) La linea di produzione di stampa 3D con il guscio superiore rimosso. (B) Lo schema del modulo di rivestimento di spin e del modulo meccanico della mano. (C) Lo schema del modulo di stampa polyjet. (D) Lo schema del modulo di stampa FDM (la lampada UV appartiene al modulo di stampa polyjet). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Protocol

1. Preparazione dei materiali per la stampa 3D

NOTA: La nostra linea di produzione ottica phantom utilizza una varietà di materiali di stampa per simulare le eterogeneità strutturali e funzionali del tessuto biologico. La selezione dei materiali di stampa dipende anche dai processi di produzione.

  1. Preparazione del materiale per la stampa del rivestimento a spin
    1. Aggiungere 100 mg di polvere di biossido di titanio (TiO2)in un becher contenente 100 mL di resina fotopolitografica (SLA).
    2. Mescolare il composto nel becher per 30 min su un agitatore magnetico.
    3. Sigillare il becher con la groviglia e sonicarlo in una macchina ad ultrasuoni per 15 min.
    4. Aspirare il materiale per 10 min e caricarlo nella siringa di stoccaggio del dispositivo.
  2. Preparazione del materiale per la stampa polijet
    1. Aggiungere 17,56 g di 2-idrossio-2-metilpropiophenone (1-hydroxycyclohexyl phenyl chetone) nel becher contenente 80 g di trietilene glicole dimethacrylate per ottenere il 18% (w/w) materiale.
    2. Sigillare il becher con la groviglia e sonicarlo in una macchina ad ultrasuoni per 15 min.
    3. Estrarre 20 mL della miscela e aggiungere 5 mg del coloranti rosso cinese solubile in olio in esso. Ripetere il passaggio 1.2.2.
    4. Aspirare tutti i materiali, caricare la soluzione con colorante nelle cartucce per il canale Y (giallo) e caricare la soluzione pura nelle cartucce per il canale K (Nero).
  3. Preparazione del materiale per la stampa FDM
    1. Caricare 200 g di cera gel in ciascuno dei tre becher e poi riscaldarli a 60 gradi centigradi su un agitatore magnetico.
    2. Aggiungere 600 mg TiO2 polvere nel primo becher. Aggiungere 80 mg di polvere di grafite nel secondo.
    3. Mescolare la cera gel mescolata con TiO2 e cera gel mescolata con grafite in diversi becher per 30 min sul magnetico stirrer.
    4. Svuotare i tre materiali diversi per 2 min e caricarli nell'estrusore del modulo ibrido-tre ugelli prima della solidificazione.

2. Preparazione di modelli computerizzati per la stampa 3D multimodale

NOTA: Il tessuto cutaneo eterogeneo è semplificato in tre strati: epidermide, derma e tessuto sottocutaneo. Lo strato epidermide è prodotto dal rivestimento a spin utilizzando il materiale introdotto al punto 1.1. Lo strato derma è prodotto dalla stampa polijet utilizzando il polimero fotosensibile introdotto al passaggio 1.2. Lo strato di tessuto sottocutaneo è prodotto da FDM utilizzando il materiale introdotto al passaggio 1.3. Viene generato un prototipo di file CAD (Computer Aided Design) di diversi parametri di stampa per guidare i processi di fabbricazione di cui sopra.

  1. Progettazione di un fantasma ottico digitale per la pelle
    1. Progettare il fantasma della pelle con i seguenti tre strati: uno strato di epidermide di 100 m di spessore, uno strato di derma di 400 m di spessore e un tessuto sottocutaneo di 1 cm di spessore.
    2. Disegnare un modello tumorale utilizzando un pacchetto software di modellazione 3D (ad esempio Solidworks) (Figura 5A).
  2. Impostazione dei parametri per il rivestimento a rotazione
    1. Impostare i parametri di velocità e durata rotanti nel software di controllo del dispositivo di stampa. La velocità di rivestimento di spin del primo stadio utilizzata in questa dimostrazione è 200 giri al min (rpm), il tempo di rivestimento di spin è 20 s, la velocità nel rivestimento di spin secondo stadio è di 1.000 giri, e il tempo di rivestimento di spin è 40 s.
    2. Impostare la quantità di materiale di rivestimento di spin come 3 mL e il tempo di polimering della luce come 180 s nel software di controllo.
  3. Preparazione del file di origine per la stampa polijet
    1. Importare l'immagine del vaso sanguigno da stampare nel pacchetto software AcroRIP Color e impostare i parametri (posizione di stampa e quantità di getto d'inchiostro) in base alla relazione tra i parametri ottici dei fantasmi stampati e le proprietà dell'immagine. In questa immagine dei vasi sanguigni stampata, il canale K viene caricato con un materiale fotocurabile trasparente e il canale Y viene caricato con un materiale fotocurabile mescolato con tintura rossa cinese.
    2. Generare un file ".prn" con parametri definiti per la stampa 3D.
  4. Preparazione del codice G per la stampa FDM
    1. Disegnare un modello frustum con un pacchetto software di mappatura 3D (ad esempio Solidworks) per simulare un tumore.
    2. Importare il file ".stl" del modello tumorale in un pacchetto software Cura installato con uno script di affettatura dell'ugello all-in-one.
    3. Tagliare il modello per generare il codice G necessario per la stampa.
  5. Caricamento dei documenti sul software di controllo di stampa
    1. Fare clic sulla voce di menu "File" nella barra dei menu, selezionare la voce di sottomenu " Importa file distampa UV" e caricare i file di stampa UV ".prn" introdotti nel passaggio 2.3.
    2. Caricare il codice G generato nel passaggio 2.4 nel software di controllo di stampa come nel passaggio 2.5.1.
    3. Fare clic sul pulsante Avvia stampa per avviare la procedura di stampa 3D automatica.

3. Stampa della componente fantasma strato di epidermide della pelle da rivestimento di spin

NOTA: Il modulo di rivestimento di spin è costituito principalmente da tre parti: 1) un rivestimento di spin; 2) un distributore di colla; e 3) una lampada UV.

  1. Spostare il substrato sulla stazione di carico allo stadio campione dello spin coater con una mano meccanica. Avviare la pompa a vuoto per fissare il substrato mediante adsordio.
  2. Il distributore di colla controlla la siringa per gocciolare il materiale introdotto nel passaggio 2.2.2 al centro del substrato.
  3. L'identificatore di rotazione inizia a funzionare seguendo i parametri di velocità e tempo impostati.
  4. Metti giù la lampada UV (lunghezza d'onda: 395 nm) e accendila per 180 s.
  5. Sollevare la lampada UV, spegnere lo spin-coater e stampare lo strato di epidermide della pelle.

4. Stampa del componente fantasma dello strato di dermas della pelle mediante polijetting

NOTA: Il modulo di stampa polyjet è costituito da un ugello a getto d'inchiostro piezoelettrico, una piattaforma mobile tridimensionale, un pannello di controllo e una lampada UV (lampada di mercurio). Il materiale fotocurabile basato su solvente, il materiale di assorbimento e il materiale di dispersione vengono utilizzati come matrice. Diversi parametri ottici sono ottenuti spruzzando materiali in proporzioni diverse in diverse regioni. Infine, il fantasma strato dermidis viene stampato e curato strato per strato.

  1. Spostare il substrato sulla piattaforma mobile 3D e aprire la valvola di aspirazione per assorbire il substrato sulla piattaforma.
  2. La piattaforma mobile 3D mantiene il substrato alla posizione iniziale della stampante UV.
  3. Spingere la stampante a getto d'inchiostro nella posizione di lavoro del cilindro e la stampante a getto d'inchiostro funziona l'ora specificata nel file ".prn" inviato dal computer host. In questo caso, il segnale di alimentazione della carta della stampante a getto d'inchiostro viene utilizzato per guidare il movimento della piattaforma mobile dell'asse Y.
  4. La stampante a getto d'inchiostro stampa il livello progettato nel passaggio 2.5.1 e il cilindro riporta la stampante a getto d'inchiostro nella posizione originale. L'asse Y della piattaforma mobile 3D posizionata con il substrato viene inizializzato passando alla posizione iniziale.
  5. Il substrato si sposta di 50 mm nella direzione positiva dell'asse Y. La lampada UV viene spinta verso il basso dal cilindro (10 mm sopra il substrato).
  6. Accendere la lampada UV per 180 s in base all'impostazione del tempo di stagionatura.
  7. Spingere la lampada UV nella posizione iniziale con il cilindro. L'asse Y della piattaforma mobile 3D posizionata con il substrato viene inizializzato e riportato alla posizione iniziale.
  8. Spostare la piattaforma mobile 3D posizionata con il substrato verso il basso di 0,1 mm lungo l'asse z.
  9. Ripetere i passaggi da 4.1 a 4.8 per stampare il livello successivo fino al completamento della stampa multistrato.

5. Stampa del componente fantasma dei tessuti sottocutanei da parte di FDM

NOTA: il modulo FDM è costituito da un modulo ibrido a tre teste, un modulo a testa singola e una piattaforma mobile 3D. La cera gel, il materiale assorbente e il materiale di dispersione vengono utilizzati come materie prime per preparare un fantasma che simula il tessuto/tumore sottocutaneo. La cera gel viene riscaldata e fusa nell'alimentatore. Uniformemente mescolato dalla testa di estrusione, viene estruso per stampare i fantasmi finali con i parametri ottici desiderati.

  1. Accendere la potenza di riscaldamento del modulo dell'ugello e impostare la temperatura a 60 gradi centigradi.
  2. Spostare l'ugello di miscelazione nella posizione di lavoro spingendo il cilindro.
  3. Il modulo FDM riceve i comandi del codice G inviati dal computer host e l'ugello di miscelazione viene riscaldato fino a 68 gradi centigradi.
  4. Accendere il motore di agitazione e mescolare bene i materiali.
  5. Inizializzare la piattaforma mobile 3D e gli assi XYz spostarsi nella posizione iniziale.
  6. Il processo di stampa viene eseguito seguendo i comandi di codice G. In una procedura di stampa strato per strato, i materiali vengono estrusi in proporzione al rapporto di miscelazione che determinano i parametri ottici del fantasma in ogni strato. La stampa continua fino a quando la parte del tessuto sottocutaneo o la parte tumorale è completamente stampata.
  7. Spostare il modulo dell'ugello di miscelazione nella posizione iniziale spingendo il cilindro.
    AVVISO: Poiché la polvere di grafite ha un forte assorbimento della luce, deve essere miscelata nel modo più uniforme possibile per evitare cambiamenti nei parametri ottici indotti dall'aggregazione. TiO2 polvere di grandi dimensioni particella facilmente precipita e influenza la precisione di posizionamento del materiale, quindi è necessario mescolare completamente. TiO2 deve essere sostituito se conservato per un lungo periodo di tempo.

6. Spostamento del substrato nella stazione di carico

  1. Inizializzare la piattaforma mobile 3D e spostare l'asse XY z nella posizione iniziale. Spostare la piattaforma mobile 3D nella posizione di consegna.
  2. Spostare la mano meccanica nella posizione sopra il substrato spingendo il cilindro.
  3. Raccogliere il substrato e spostarlo sopra la stazione di carico con la mano meccanica. Posizionare il substrato sulla stazione di carico e completare la stampa automatica.

7. Lanciare il componente fantasma dello strato di tessuto sottocutaneo modellando

NOTA: Se il modello tumorale per il fantasma è progettato, sarà necessario lanciare l'intero fantasma versando il polidimetilsiloxane (PDMS) al di fuori del tumore. I passaggi da 7.1 a 7.3 non sono necessari per il modulo FDM per stampare lo strato di tessuto sottocutaneo senza un tumore.

  1. Premere su un substrato con uno stampo rettangolare stampato in 3D.
  2. Versare la PDMS liquida nello stampo.
  3. Collocare il substrato in un'incubatrice e conservare a 60 gradi per 2 h.
  4. Rimuovere il fantasma dal substrato.

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Representative Results

Fantasma fabbricato con rivestimento a spin
Il rivestimento di spin distribuisce uniformemente le goccioline sul substrato ruotando il giradischi, e un singolo strato del corpo originale viene fabbricato dopo la stagionatura. La velocità di rotazione del substrato e il tempo di rotazione non solo influenzano la qualità della superficie del fantasma, ma determinano anche lo spessore di ogni strato del fantasma. Fantasmi di diversi spessori possono essere fabbricati da rivestimento di spin ripetitivo strato per strato. I parametri ottici dei fantasmi possono essere determinati modificando la proporzione dei materiali di dispersione e assorbimento, come descritto nella nostra precedente pubblicazione24. Aumentando la concentrazione di TiO2 nella resina fotocurabile aumenterà il coefficiente di dispersione del fantasma. Considerando che il rivestimento a rotazione ha una precisione di 0,01 mm e l'epidermide della pelle è compresa tra 0,04-1,6 mm di spessore, il processo soddisfa l'esigenza di simulare l'epidermide della pelle (Figura 2).

Figure 2
Figura 2: Un singolo strato fantasma fabbricato da rivestimento di spin. (A) Il materiale PDMS viene aggiunto al 50% di alcool proporzionale del tert-butile e rivestito a spin a 3.000 rpm per 40 s per formare il singolo strato fantasma. Lo spessore del fantasma è di 10 x 1 m misurato da OCT. (B) Correlazioni tra lo spessore raggiungibile della pellicola PDMS e la velocità di rotazione in diversi periodi di rotazione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Phantom fabbricato con stampa polyjet12
Materiali luminosi provenienti da diversi canali sono mescolati con diverse particelle ottiche e stampati da getti d'inchiostro piezoelettrico su un substrato secondo il file ".prn". Un singolo strato del fantasma viene ottenuto dopo la stagionatura. La risoluzione della stampante polijet è di 18 m x 18 m x 10 m (larghezza x x altezza), la risoluzione di posizione della piattaforma mobile è di 1 m e l'ugello supporta quattro diversi tipi di materiali di stampa. La precisione del piano di stampa è di 50 m e lo spessore di ogni strato è determinato dalla quantità di materiali espulsi. Poiché la quantità di espulsione di un singolo canale è impostata al 60%, lo spessore medio di ogni strato è di 100 x 10 m. Lo strato derma del tessuto cutaneo è in genere spesso tra 0,4 e 2,4 mm, e il modulo di stampa a getto d'inchiostro è in grado di raggiungere una risoluzione di spessore di 100 m. I vasi sanguigni epidermici vengono simulati mescolando i materiali di stampa con colorante rosso cinese (Figura 3).

Figure 3
Figura 3: Simulazioni dei vasi sanguigni stampate mediante stampa a polijet. (A) Immagine dei vasi sanguigni per la stampa di linee che imitano i vasi sanguigni. (B) Le linee che imitano i vasi sanguigni stampati su un foglio bianco, dove la carta è fissata sul substrato della piattaforma mobile 3D nel processo di stampa. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Phantom fabbricato dalla stampa FDM
La cera gel viene miscelata con polvere di grafite e polvere di TiO2 e stampata a forma desiderata dalla stampa FDM. L'errore dimensionale nella direzione orizzontale del fantasma è inferiore all'1%. La lunghezza laterale del fantasma supera i 20 mm, la caratteristica stampabile minimamente è 1 mm e l'intervallo stampabile è 100 mm x 100 mm x 20 mm. I parametri di assorbimento e dispersione di un fantasma dipendono dal rapporto tra il TiO2 e la polvere di grafite all'interno. Figura 4 presenta fantasmi di diverse dimensioni di funzionalità stampati dalla stampa FDM utilizzando la cera di gel senza TiO2 e polvere di grafite. Possiamo cambiare il rapporto tra TiO2 e polvere di grafite durante la stampa, e quindi fabbricare fantasmi di diversi parametri di assorbimento e dispersione, inclusi i gradienti (Figura 4B). La correlazione dei parametri di assorbimento e dispersione con il rapporto tra TiO2 e polvere di grafite si trova nei riferimenti24.

Figure 4
Figura 4: Risultati della stampa FDM. (A) Un modello da otto strati 40 mm x 40 mm x 0,4 mm cuboid con colore sfumato. (B) Sfumato fantasma ottenuto stampando la cera di gel mescolata con TiO2 e polvere di grafite in scala graduale. (C) modello CAD a forma di più angoli. (D) Modello multi-angolo stampato. La parte inferiore destra dell'immagine è il risultato misurato al microscopio a vista frontale. La funzione di stampa minima di FDM è 1 mm. (E) Phantoms Cuboid stampati nel modulo FDM. (F) I risultati misurati indicano che la variazione di dimensione è inferiore all'1% quando la dimensione laterale è superiore a 20 mm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa cifra.

Phantom fabbricato da una linea di produzione di stampa automatizzata
Integrando i tre metodi di stampa di cui sopra e seguendo il protocollo di cui sopra, il sistema della linea di produzione è in grado di produrre un fantasma che simula il tumore. Prendendo ad esempio un modello di pelle semplificato, lo strato epidermide, lo strato derma e lo strato di tessuto sottocutaneo con diversi spessori e proprietà ottiche sono fabbricati rispettivamente da rivestimento di spin, stampa a getto e stampa FDM. Pertanto, è stata verificata la possibilità di combinare il rivestimento di spin, la stampa poligeti e la stampa FDM per produrre fantasmi ottici, e il sistema è stato in grado di produrre fantasmi ottici di tessuto con le caratteristiche ottiche e strutturali simulate (Figura 5, Figura 6).

Figure 5
Figura 5: Fantasmi della pelle multistrato fabbricati con un tumore incorporato. (A) Un diagramma schematico di una struttura multistrato di un fantasma tumorale, comprendente uno strato rivestito di spin, sette strati stampati a poligeti (compresi tre strati trasparenti e tre strati di strati dei vasi sanguigni, e uno strato comune e un tumore stampato FDM). La parte inferiore destra dell'immagine è un rendering schematico del fantasma. (B) Il fantasma a sinistra ha due tumori incorporati e quello destro ha un tumore incorporato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Fabbricazione di fantasmi che imitano la pelle a più livelli. (A) Un fantasma di pelle multistrato stampato su un wafer di silicio è costituito da uno strato di rivestimento di spin, uno strato di stampa polijet e uno strato di stampa FDM dal basso verso l'alto. (B) Vista frontale del fantasma incorporato con scanalature simili a vasi sanguigni sulla sua superficie. (C) Immagine microscopica di una sezione trasversale del fantasma che mostra i diversi livelli. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Nella fabbricazione del fantasma multistrato, il materiale utilizzato per il rivestimento a spin è una sorta di materiale leggero al posto del PDMS. Lo strato intermedio viene stampato con il metodo di stampa a getto polijet, che utilizza la resina luminosa come materia prima. Anche se i sottili fantasmi PDMS possono essere realizzati con rivestimento di spin dopo l'aggiunta di alcool tert-butyl, uno strato PDMS non può efficacemente legarsi al materiale leggero durante la stampa poligeti. Pertanto, abbiamo scelto la resina leggera per il rivestimento di spin.

Attualmente sono disponibili solo due materiali per la stampa polijet. L'aggiunta di polvere TiO2 e inchiostro indiano al materiale leggero simula le proprietà ottiche dello strato di derma, che possono essere aggiunti al sistema in lavori futuri.

Per la stampa FDM, i materiali devono essere accuratamente miscelati prima dell'estrusione. Pertanto, il ritardo del processo dovuto alla miscelazione può essere più lungo rispetto al processo di stampa FDM tradizionale. Anche il movimento del substrato sulla piattaforma mobile 3D viene ritardato per il tempo corrispondente durante la stampa. Per stampare fantasmi con forme complesse, è necessario migliorare il controllo del ritardo.

L'ultimo passo nella fabbricazione del fantasma che simula il tumore è la colata. Infatti, nella progettazione dell'assieme dell'ugello, viene utilizzato un ugello aggiunto per iniettare un quarto materiale. Tuttavia, il controllo del processo di movimento della piattaforma mobile 3D è complicato e l'ugello può distruggere il modello tumorale originale. Questo può essere migliorato riprogettando il programma di controllo del movimento.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Il lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11002139 e 81327803) e dai Fondi di Ricerca fondamentali per le Università Centrali. Ringraziamo il team di ricerca dell'Università di Scienza e Tecnologia per aver fornito la voce fuori campo audio.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone aladdin H110280-500g Light initiator
http://www.aladdin-e.com/
3D printing control system USTC USTC-3DPrinter_control1.0 custom-made
github:
https://github.com/macanzhen/
3D printing system USTC USTC-3DPrinter1.0 custom-made
AcroRip color Human Plus AcroRip v8.2.6
All-in-one nozzle slicing script Shenzhen CBD Technology Co.,Ltd. github:
https://github.com/macanzhen/
Chinese Red Dye Juents Oil-soluble
Cura Ultimaker Cura_15.04.6
Gel Wax Shanghai Lida Industry Co.,ltd. LP melting point: 56 °C
Graphite aladdin G103922-100g Change object optical absorption parameters
http://www.aladdin-e.com/
PDMS Dow Corning 184
Titanium dioxide ALDRICH 24858-100G 347 nm
Triethylene glycol dimethacrylate aladdin T101642-250ml Photocured monomer
http://www.aladdin-e.com/
UV ink SLA Photopolymer Resin time80s RESIN-A http://www.time80s.com/zlxz

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References

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