描述

描述

3D 打印等增材制造技術是通過逐層添加特定材料，從 CAD 文件中獲取實物的制造過程（Haleem 等人，2019 年；Chen 等人，2020 年）。3D 打印取得了不斷進步，導致了稱為 3D 生物打印的革命性領域的發展（Sanchez 等人，2020 年；Vanaei 等人，2021 年）。在這項研究中，我們正在介紹一種從現成的 3D 打印機轉換而來的低成本 DIY 3D 生物打印機的方法。后來，引入了 3D 生物打印策略，使用水凝膠中的天然聚合物混合物來生產簡單的支架。其次是它們在醫療領域的應用。

為什么這個項目？

如今，組織工程是再生醫學中一個很有前途的領域。它是一種尖端工具，許多實驗室都對 3D 細胞培養研究和技術感興趣。但是，此類研究的工具包并不便宜，大多數時候根本買不起。以市售的 3D 生物打印機為例，它們非常昂貴，價格從 10, 000-100, 000 美元不等，這對于許多新興科學實驗室來說大多是負擔不起的。另一方面，開源社區在高科技領域非常豐富和信息豐富。因此，我們決定通過復制以前的 DIY 3D 生物打印機項目并通過添加我們的觸摸來簡化整個過程來增強它，以我們自己的努力為科學界做出貢獻。換句話說，

它是如何工作的？

我們從組裝開源 Prusa I3 開始，最后用兩個 FDM 打印的蠕動泵和 DLP 打印的雙注射器噴嘴更換了原始的 I3 擠出機和熱端噴嘴。

1- Prusa I3 組裝

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1 / 3 ?圖 1. 顯示 Prusa I3 的 3D 插圖、分解圖和組裝圖。

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2-蠕動泵設計與制造

該泵是使用 PLA 白絲和“Creality Ender 3 V2”FDM 打印機打印的。車輪部件已全部打印到位以避免任何進一步的組裝（所有設計都包含在下面）

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1 / 3 ?圖 4. 蠕動泵設計 CAD 文件

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3-使用 DLP 3D 打印機制造噴嘴

使用 DLP-LCD 打印機“Anycubic Photon S”和 PLA+ 透明樹脂制造的冷噴嘴，以提高分辨率并避免打印部分出現任何間隙。（所有設計都包含在下面）。使用 IPA 清洗打印部件，并使用 UV-LED 進行打印后固化。

圖 6. 雙擠出機 3D 生物打印機冷噴嘴的 CAD 設計

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4-生物打印機組件

通過更換擠出機和噴嘴，然后從主板（床和噴嘴）上移除加熱區域的所有連接來組裝生物打印機。還 3D 打印了用于水凝膠瓶的提籃。冷噴嘴的支架也是 3D 打印的。為 BL-touch 傳感器制造了另一個載體，以重新定位傳感器并將其固定在印刷床的一側，以避免與擠出的水凝膠發生任何碰撞。（下面包含所有 CAD 文件）

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1 / 4 ?圖。組裝好的 3D 生物打印機的插圖

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4- Marline 固件修改

我們調整了 Marline 軟件以滿足我們對雙擠壓 3D 打印機的要求，并避免了任何加熱區域（噴嘴或床）。所有加熱器都已與原始 Prusa I3 硬件上的主板斷開連接。（下面包含軟件包，還有GitHub源碼鏈接）

5-水凝膠制備

使用海藻酸鈉和明膠之間不同濃度的混合物制備水凝膠。在玻璃培養皿上使用 5ml 注射器測試水凝膠。交聯是使用 300mM 氯化鈣完成的。通過在水凝膠膜上噴涂來添加氯化鈣。最佳濃度的水凝膠后來被用于 Bioprinter 擠出機。

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1 / 6 ?圖海藻酸鈉濃度。6%（0.3 英寸 5 毫升）含明膠濃縮液。2% (3.3毫升)

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6- Cura 切片器和G 代碼定制

Cura 切片器用于生成定制的 G 代碼（可從其官方網站https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura下載）。我們將擠出機流速控制為 200、150、100 和 50。流速 50 最適合我們的情況。打印速度調到最低到10，加熱區域全部調到零。

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7-案例研究

A。測試通過制造的蠕動泵的細胞活力。

==（進行中，完整信息和圖像將在準備就緒后添加）

b. 細胞系與水凝膠的整合

==（進行中，完整信息和圖像將在準備就緒后添加）

C。細胞系整合前后的活力分析

==（進行中，完整信息和圖像將在準備就緒后添加）

8.使用水凝膠打印 2D 和 3D 結構（平面 3D 模型A）

使用上述水凝膠組合物打印出 3D 模型平面。

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1 / 5 ?圖水凝膠 3D 打印第一層

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