Система 3D-печатных блоков конструктора


Есть совершенно новый способ для создания собственных научных приборов для биоинженерии недорого: система 3D-печатных блоков конструктора типа Lego, которые можно соединять вместе в различных сочетаниях. Система сочетает в себе элементы дизайна биологических клеток и электронные компоненты, и она может развиваться с течением времени, чтобы адаптироваться к изменяющимся потребностям научного сообщества.

Как указано в новой статье в PLOS One, блоки, известные как “эволюционные компоненты мультифлюидик” (кратко - просто MEC: Multifluidic Evolutionary Components) адаптируемы к множеству различных применений. Каждый блок соответствует определённой общей задаче, которую биоинженерам нужно проанализировать в лаборатории, и они могут быть объединены различными способами, чтобы приспособить окончательной аппарат к нуждам исследователя.


Это детище Дугласа Хилла, аспиранта Калифорнийского университета, который потратил 20 лет на разработку электроники. Хилл в своё время с удивлением обнаружил, что биоинженеры обычно строят свои инструменты с нуля, сочетая жидкостные, механические, электронные и оптические элементы. “Они привыкли соединять вместе несколько резисторов и конденсаторов и делать новую цепь за несколько минут. Но создание новых инструментов для живого научного исследования может занять несколько месяцев или даже лет”. Различные компоненты часто не слишком хорошо в результате подходят друг к другу. И это может серьёзно помешать прогрессу в химических, биологических и медицинских исследованиях.

Поэтому Хилл решил использовать взрыв в технологии 3D печати, чтобы найти решение.

Существует два основных вида MEC: макромасштабные готовые компоненты, которые защёлкиваются легко для того, чтобы сделать инструменты, которые работают на миллиметровой шкале; и microMECs, которые специально разработаны для применения на наноуровне и при помощи таких методов, как травление, тиснение, или мягкой литографии. Вся система разработана, чтобы быть легко адаптированной для новых приложений, размещения новых компонентов по мере необходимости.


Как доказательство концепции, команда Хилла сначала построила жидкий маршрутизатор из MEC: компонент для перекачивания и смешивания различных жидкостей, который является одной из важнейших задач для диагностики, среди других инструментов. Это сработало, и команда отправилась строить биореактор для производства альтернативных видов топлива и инструмент для кислотно-основного титрования, который можно встретить в школьных кабинетах химии, созданный для выяснения концентрации кислоты химических растворов.


Авторы считают, что система MEC будет иметь неоценимое значение для больниц и лабораторий в развивающихся странах, которые имеют гораздо более ограниченные ресурсы. “Библиотеки MEC дадут этим лабораториям доступ к практически безграничному разнообразию настраиваемых инструментов”, - пишут они, хотя первая существующая сегодня библиотека MEC должна быть существенно увеличена. И тогда, конечно, им понадобится расширение производства более крупных компонентов, возможно включение таких методов, как литьё под давлением.

Даже студенты разных дисциплин с практическим отсутствием опыта исследований могут использовать систему MEC с лёгкостью.


“У нас были студенты информатики, которые писали код, запускающий блоки, студенты биоинженерии, которые изучали культуру клеток с помощью инструментов, собранных из блоков, и даже студенты арт-дизайна, создающие графический интерфейс для программы, которая управляет блоками,” - сказал Гровер, советник Хиллса. “После того, как студенты создали эти приборы, они также понимали, как они работают, они могли "взломать" их, чтобы сделать их лучше, и они могли разобрать их, чтобы создать что-то другое.”

Таким образом, сегодня учёный может сам создавать инструменты для себя - с помощью деталей почти как в Лего, как в детстве! Это - настоящий прорыв в технологии науки!

Toybytoy.com, июль 2016.