Des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon ont développé une bio-imprimante 3D à faible coût en modifiant une imprimante 3D de bureau standard, et ils ont publié les conceptions révolutionnaires en open source afin que tout le monde puisse créer son propre système. Les chercheurs—le professeur agrégé de science et génie des matériaux (MSE) et de génie biomédical (BME) Adam Feinberg, TJ Hinton, boursier postdoctoral BME, et Kira Pusch, un récent diplômé du programme de premier cycle MSE - a récemment publié un article dans la revue MatérielX qui contient des instructions complètes pour l'impression et l'installation de la seringue, extrudeuse à grand volume (LVE) pour modifier tout type, imprimeur de plastique commercial.

"Ce que nous avons créé, " dit Pusch, « est une extrudeuse de pompe à seringue à grand volume qui fonctionne avec presque toutes les imprimantes de modélisation de dépôt par fusion (FDM) open source. Cela signifie qu'il s'agit d'une adaptation peu coûteuse et relativement facile pour les personnes qui utilisent des imprimantes 3D. »

Comme l'expliquent les chercheurs dans leur article, "Extrudeuse de pompe à seringue de grand volume pour imprimantes 3D de bureau, " la plupart des bio-imprimantes 3D commerciales actuellement sur le marché coûtent entre 10 $, 000 à plus de 200 $, 000 et sont généralement des machines propriétaires, source fermée, et difficile à modifier.

"Essentiellement, nous avons développé une bio-imprimante que vous pouvez construire pour moins de 500 $, que je dirais est au moins à égalité avec beaucoup qui coûtent beaucoup plus d'argent, " dit Feinberg, qui est également membre de la Bioengineered Organs Initiative de Carnegie Mellon. "La plupart des bio-imprimantes 3D commencent entre 10 000 $ et 20 000 $. C'est nettement moins cher, et nous fournissons des vidéos pédagogiques très détaillées. Il s'agit vraiment de démocratiser la technologie et d'essayer de la mettre entre les mains de plus de gens."

Et non seulement le LVE réduit les coûts, il permet également aux utilisateurs d'imprimer des tissus humains artificiels à plus grande échelle et à une résolution plus élevée, ouvrir des portes aux chercheurs, fabricants, et les professionnels à expérimenter l'impression 3D de biomatériaux et de fluides.

« Habituellement, il y a un compromis, " explique Feinberg, "parce que lorsque les systèmes distribuent de plus petites quantités de matière, nous avons plus de contrôle et pouvons imprimer de petits articles en haute résolution, mais à mesure que les systèmes s'agrandissent, divers défis se présentent. La bio-imprimante 3D LVE nous permet d'imprimer des échafaudages de tissus beaucoup plus grands, à l'échelle de tout un cœur humain, de haute qualité."

"La bioimpression a historiquement été limitée en volume, " ajoute Pusch, "L'objectif est donc essentiellement d'augmenter le processus sans sacrifier les détails et la qualité de l'impression."

Pousser, le premier auteur sur le papier, a été assistante de recherche dans le laboratoire de Feinberg pendant trois ans au cours de sa carrière de premier cycle. Pendant ce temps, elle a reçu une bourse de recherche internationale d'été de premier cycle (iSURF) pour travailler aux Pays-Bas, et également interné avec le Center for Additive Technology Advancement de General Electric. Après avoir obtenu son diplôme de Carnegie Mellon en décembre 2017, elle a commencé un stage de printemps chez Formlabs à Boston et a depuis accepté un deuxième poste de stage pour l'été chez Blue Origin à Seattle. Pusch a également co-écrit un deuxième article dans ACS Science et ingénierie des biomatériaux avec Hinton, "Impression 3D d'élastomère PDMS dans un bain de support hydrophile via un enrobage réversible de forme libre." En tant qu'assistant de recherche dans le laboratoire de Feinberg, Pusch a pu faire l'expérience de l'application dans le monde réel de ses recherches dès le début de sa carrière universitaire. Interrogée sur son expérience dans le laboratoire de Feinberg, Pusch souligne à quel point elle est reconnaissante d'avoir eu l'opportunité de travailler avec des mentors aussi brillants et solidaires.

Dans leur papier, les chercheurs ont démontré le système à l'aide d'alginate, un biomatériau courant pour l'impression 3D, et en utilisant la technique d'incorporation réversible d'hydrogels en suspension (FRESH) signature du laboratoire.

Le laboratoire de Feinberg vise à produire des recherches biomédicales open source que d'autres chercheurs peuvent approfondir. En rendant leurs recherches largement accessibles, Le laboratoire de Feinberg espère semer l'innovation à grande échelle, encourager le développement rapide des technologies biomédicales pour sauver des vies.

"Nous envisageons cela comme étant la première de nombreuses technologies que nous poussons dans l'environnement open source pour faire avancer le domaine, ", dit Feinberg. "C'est quelque chose en quoi nous croyons vraiment."