科学家将开源3D打印机改装成高品质生物萃取装置

   2016-07-18 天工社佚名7030
核心提示:2012年,我在纽约首次参加了创客嘉年华天工社译注:这里指的是原作者)。这一盛会上充满了各种各样的机器人、小机械工具以及数量惊人的3D打印机。在那里,Jordan Miller现在是美国莱斯大学生物工程助理教授)的一个简短陈述触动了我。他详

2012年,我在纽约首次参加了创客嘉年华天工社译注:这里指的是原作者)。这一盛会上充满了各种各样的机器人、小机械工具以及数量惊人的3D打印机。在那里,Jordan Miller现在是美国莱斯大学生物工程助理教授)的一个简短陈述触动了我。他详细谈到开源3D打印机运动如何使他和他的团队在品牌3D打印机厂商完全不采纳其3D生物打印想法的情况下有可能进行相关实验。

Miller表示,那些品牌3D打印机厂商不会让他带着自己的研究计划进入公司,因为“他们不会公布自己机器的原理图,不会向你解释如何才能达到无菌状态,不会告诉你他们的制造材料。这种状况很不利于科学。他们将自己的机器仅仅作为一个设备和一个单一状态机,而你在那里真正想要的是一个开放的技术平台。”

因此,虽然Miller和他的团队发现了一种具有潜在革命性的生物打印方法,但他们却无法利用现有技术对其进行研究,因为这些技术不对外开放。直到开源3D打印机运动出现后,他们才有可能展开研究。

之后,一小群来自推进创新生物科学Advancing Innovations Biosciences)的研究人员用一台开源的Printrbot Play 3D打印机开发出了一个生物样品采集解决方案,且仅花费了750美元,而在封闭竞争环境下大概要花20000美元以上。这算得上是开源运动的一个小胜利。

AI Biosciences团队主要研究核酸样品的分离和提取,为了更好的呈现结果还需要用到扩增技术。这种研究本身就很棘手,同时一个自动化过程是必要的,但如果使用传统方法则会十分昂贵。

为此,他们对低成本的Printrbot Play进行修改,用基于磁铁的尖梳附件来替换挤出机,然后进一步使用替换后的装置来提取基于粒子的核酸。接着,他们对3D打印机进行编程,让打印机移动现有的轴来同时收集多达12个样品,收集时间不超过13分钟。在此基础上,他们用3D打印机的加热床来为基于水的聚合酶链反应PCRs)供热。这种对3D打印机机械部件的改造使用在闭源环境下是不可能实现的。

除此之外,他们还去除了大多数商业热循环仪所需要的升温,因此将35周期PCR协议缩短了33%。

整个过程中,AI Biosciences团队便利地使用着3D打印机原有的机械功能。文件表明,挤出机的加热上限温度“足以实现DNA的变性”,而内置加热床也很方便地被用于孵化、等温扩增,甚至PCR反应例如,95°C下的DNA变性)。

虽然自定义G代码被用来为提取流程编程在开源平台情况下才极有可能实现),但最重要的可能是是从3D打印纯粹主义者的角度来看),AI Biosciences研究人员写道:“我们对3D打印机所做的改动很少,况且这些改动是可以还原的。因此,3D打印机的打印功能并没有丧失。”

 
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