超便宜的DIY生物3D打印机

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位于美国Sunnyvale,CA的一家专攻生物技术的创客空间,BioCurious,创造了一台能打印活体细胞的DIY生物3D打印机,且组装该打印机的花费还不到一台iPod Touch的价格。

生物3D打印机在改变医学研究方式放方面有着巨大的潜力,它能直接打印出活体组织,甚至直接打印活体替代器官等等。生物3D打印机的工作原理是根据组织或器官的细胞结构, 将细胞一个一个打印出来。它们通常非常昂贵,罕见,且非常专业化(至少需要一两个博士生才能成功操作)。这些缺点刺激了BioCurious创客空间里的一群创客,他们打算依靠自己对细胞生物学的热情和一堆烙铁研发出一个所有人都能用的廉价且开放式的3D打印机,关键是他们真的成功了!

BioCurious将开发生物3D打印机的全过程都记录在Patrik D’haeseleer的Instructable在线社区上。Patrik D’haeseleer是一个曾在哈佛医学院,现在Lawrence Livermore国家实验室工作的研究员,主攻遗传学,生物信息学和计算机生物学。

这台自制的生物打印机目前还不能够打印胰岛的替代品,但是它给了黑客和科学家们更多新的研究手段和可能性。除了在实验室里用移液枪将培养物从一个培养皿移动到另一个,研究人员们以后可以选择用软件设计所需要的细胞形态,然后一层一层的将细胞打印出来用于实验。而这一切都可以控制在预算以内:只要150美元(其中一多半是Arduino母板和外壳),任何会组装AP bio的人都可以像打印照片一样打印他们的实验品。
 
为了控制成本,D’haeseleer回收再利用了一些从惠普(HP) 5150喷墨打印机上拆下来的零件和一些旧的光驱。这些废旧零件解决了生物打印机的打印元件上需要的所有机械零部件。这些零部件唯一的问题就是惠普的打印喷头分辨率太高了。一台1200 DPI打印机的精细喷嘴的直径只有23微米,对于一个复杂的真核细胞来说就太小了,无法通过。为了解决这一问题,他找到一个名叫InkShield的开源项目,这个项目能提供分辨率略低一些的打印喷头,直径为85微米,能打印大肠杆菌,酵母菌,植物细胞,甚至是人体细胞。
有志于DIY一台生物3D打印机的人需要有一些Arduino的编程知识,能破解电子器件和研发生物材料培养液。那么这台DIY的3D打印机目前都能做些什么呢?我们来看看D’haeseleer的建议:

在一层细胞上打印不同浓度的营养成分或者抗生素来研究以上组合的相互作用

打印一系列生长因子到一层真核细胞上来研究细胞分化

打印两种或更多微生物种群,并以不同距离间隔开,来研究代谢作用的相互影响

一层一层打印生物三维立体结构:将细胞置于藻酸盐钠溶液中,打印到一层表面浸有氯化钙的表面上,从而建立3D胶状结构 (与分子烹调术中的球化方法类似)

 
该研究项目的下一步计划是给生物打印机增添多个打印头,从而让打印机能在活体细胞之间打印支撑材料,从而能做生物组织工程学方面的实验。

今天的人们或许看到一个3D打印的塑料尤达大师就会感到惊奇------想象一下当他们看到从家里打印出肾脏替代品时的反应吧!