Multimodaler 3D-Druck von Phantomen zur Simulation von biologischem Gewebe

Spin-Coating, Polyjet-Druck und Sicherungsabscheidungsmodellierung sind integriert, um mehrschichtige heterogene Phantome zu produzieren, die strukturelle und funktionelle Eigenschaften von biologischem Gewebe simulieren. Der Mangel an rückverfolgbaren Phantomstandards, die strukturelle und funktionelle Heterogenität von biologischem Gewebe simulieren, ist zum Engpass für die Entwicklung und Validierung biomedizinischer optischer Geräte geworden. Dieses Video zeigt die Schicht-für-Schicht-Fertigung von heterogenen Gewebesimulationen von Phantomen durch die Integration mehrerer additiver Fertigungsprozesse wie Spin Coating, PolyJet-Druck und FDM in eine Produktionslinie des 3D-Drucks.

Die technische Leistungsfähigkeit einer solchen Produktionslinie wird durch den automatischen Druck von hautsimulierenden Phantomen veranschaulicht, die Epidermis, Dermis, Subkutangewebe und einen eingebetteten Tumor umfassen. Materialaufbereitung für den Spinbeschichtungsdruck. Titandioxidpulver in SLA-Photopolymerharz geben, 30 Minuten an einem Magnetumrühren rühren.

Mit Zinnfolie versiegeln und beschallen. Vakuum für 10 Minuten. Legen Sie es in die Speicherspritze Materialvorbereitung für den Polyjet-Druck.

Material hinzufügen, beschallen, chinesische Rote Farbe hinzufügen, in die Patronen laden, Patronen in den Drucker geben. Materialvorbereitung für den FDM-Druck. Wärmelow-Density-Gelwachs auf magnetischem Rühren.

Titandioxidpulver hinzufügen, Graphitpulver in den zweiten Becher geben. Vakuum laden sie in den Extruder des Hybrid-Dreidüsenmoduls. Design des digitalen optischen Phantoms der Haut Einstellung von Parametern für die Spin-Beschichtung.

Richten Sie die Parameter der Drehzahl und Dauer in der Steuerungssoftware ein. die Menge des Spin-Coating-Materials und die Zeit der Lichthärtung einzurichten. Vorbereitung der Quelldatei für den Polyjet-Druck, Importieren Sie das Blutgefäßbild in die Software, legen Sie die Druckposition fest und legen Sie die Inkjet-Parameter die für den Druck benötigte PRN-Datei zu generieren, nachdem die Einrichtung die vollständige Vorbereitung des G-Codes für den FDM-Druck ist, importieren Sie das Tumormodell in die Cura-Software und fügen Sie das gesamte in einem Düsenschnittskript in die Cura-Software ein und schneiden Sie das Modell, um den G-Code zu generieren, der für den Druck von Documents erforderlich ist.

Klicken Sie in der Menüleiste auf das Menüelement Datei. Laden Sie die PRN-Dateien für den UV-Druck. den G-Code importieren.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Drucken starten. Die mechanische Hand verschiebt das Substrat auf der Ladestation in die Mitte der Spincoater-Probenstufe. Der Klebstoffspender steuert eine Spritze tropft das Material in die Mitte des Substrats.

Der Spincoater beginnt zu arbeiten. Lassen Sie die UV-Lampe fallen und schalten Sie sie ein und die Hautepidermis wird gedruckt. Verschieben Sie das Substrat auf die mobile 3D-Plattform.

Bewegen Sie das Substrat in die Ausgangsposition des UV-Drucks, drücken Sie den Tintenstrahldrucker in die Arbeitsposition. Der Tintenstrahldrucker druckt das Bild. Die UV-Lampe wird vom Zylinder geschoben und in die Position über dem Substrat nach unten bewegt, schaltet die UV-Lampe ein.

Wiederholen Sie den Vorgang für die nächste Druckebene, bis der Mehrschichtdruck abgeschlossen ist. Die Mischdüse wird durch Druck des Zylinderdrucks nach den Anweisungen des G-Codes in die Arbeitsposition bewegt. Der Druck ist abgeschlossen, bis der subkutane Gewebeanteil des Tumoranteils gedruckt ist.

Bewegen Sie das Substrat zurück zur Ladestation, die das subkutane Schicht-Phantom mit Hilfe eines Werkzeugrepräsentanten-Ergebnisses wirft. Ergebnis der automatisierten Druckproduktionslinie. Durch die Integration der 3D-Druckmethoden könnte das System einen Tumor wie Einphantom erzeugen, indem es die Schritte im Protokoll befolgt.

Ein Beispiel ist das vereinfachte mehrschichtige Skinmodell. Die Epidermisschicht, Dermisschicht und subkutane Gewebeschicht mit unterschiedlichen Dicken und unterschiedlichen optischen Eigenschaften werden nach dem Spin-Coating-Verfahren, dem Polyjet-Druckverfahren und dem FDM-Druckverfahren hergestellt. Durch das Modell wurde die Möglichkeit der Kombination von Spincoating, Polyjet-Druck und FDM-Druck zur Herstellung optischer Phantome nachgewiesen, es ist erwiesen, dass das System das Potenzial hat, gewebeoptische Phantome mit optischen Simulationseigenschaften und strukturellen Simulationseigenschaften zu erzeugen.