3D-принтер Rokit Invivo: полный обзор, примеры изделий, настройка перед работой
Rokit Invivo — первый в мире медицинский 3D-биопринтер, который предназначен для тканевой инженерии. Эта инновационная разработка стала открытием в мире медицины, поскольку позволила проектировать и создавать твердые и мягкие ткани.
Обзор этого устройства, инструкция по первоначальной настройке и особенности печати на принтере — в этой статье.
- Обзор 3D-принтера Rokit Invivo
- Кому подойдет?
- Какие материалы используются?
- Инструкция по первоначальной настройке и подготовке к работе
Обзор 3D-принтера Rokit Invivo
3D-принтер Rokit Invivo в 2015 году было поручено разработать южнокорейской фирме Rokit, которая получила грант на проектирование и производство этого устройства в размере 3 миллионов долларов. В результате сложной и кропотливой работы в 2016 году был создан первый в мире биопринтер для применения в сфере медицины.
СПРАВКА! Принтер разработан компанией Rokit совместно с Корейским институтом науки и технологии, национальным университетом Bundang Hospital, университетом Ханьянг и Корейским институтом техники и материалов.
В печати используется леска или гидрогель, а также специальные биокраски, коллаген и фиброин шелка. С их помощью воссоздаются перевивные ткани, каркасы твердых тканей и гидрогели мягких тканей. Иными словами, Rokit Invivo дает возможность воспроизводить ткани человека в инженерных условиях.
Принтер является универсальным медицинским прибором, способным контактировать с большим количеством биоматериалов. Его отличительная особенность — двойная система экструдера, которая позволяет использовать одновременно и экструдер, и дозатор, создавая твердые ткани и одновременно заполняя их биокрасками. Создание мягких тканей возможно только при слаженной работе обоих диспенсеров.
Экструдер модели печатает клеточную структуру в 3 плоскостях и состоит из FDA-частей. Предусмотрена надежная система защиты от загрязнения, а в роли сопла 0,2 и 0,4 мм выступают тончайшие иглы из нержавеющей стали.
Экструдер создает каркас изделия, а за его заполнение отвечает дозатор. Он оснащен иглами размером 0,05–0,8 мм (при необходимости можно установить иглу 0,1 мм) и выполняет роль насоса биологических чернил. Для придания материалу твердости каждый диспенсер дополняется ультрафиолетовыми светодиодами.
Существует и премиум-версия принтера, в комплекте с которым поставляется пневматический экструдер Super Hot Melt. Он необходим для смешивания и печати порошков на поддоне.
Нагревательная система принтера продумана особо тщательно, т. к. для работы с живыми клетками очень важен температурный режим. Перед печатью система нагревается до 80 градусов и может сохранять температуру даже после завершения печати.
Если речь идет о премиум-модели с двойным экструдером, то в ней нагревательная система предназначена специально для гидрогеля и чернил. Также она способна охлаждать материалы при необходимости (до –10 градусов).
Система фильтрации представлена НЕРА-фильтром Н 14 мкм для поддержания стерильной чистоты, требуемой условиями медицинской сферы. Дополнительно встроена УФ-стерилизация.
Наблюдать за печатью можно через цветной сенсорный LCD-экран, которым также можно управлять удаленно со смартфону при помощи беспроводного соединения. Софт представлен операционной системой на базе Android, и с помощью ПО можно загружать готовые модели из интернета.
Технические характеристики:
- размер рабочей камеры: 100 × 100 × 80 мм;
- технология печати: 3D Bioprinting;
- диспенсер: био — 0,08–0,2 мм, в премиальной комплектации — пневматический 0,1–0,5 мм;
- стерилизация: НЕРА Н14 фильтр, UV-лампа;
- экструдер: 0,2/0,4 мм;
- материалы: PGLA, PCL, PLLA, желатин, коллаген, фиброины шелка, гиалуроновая кислота;
- система нагревания и охлаждения: до 80 градусов, в премиальной комплектации — от –10 до +80 градусов;
- скорость печати: 3–20 мм/сек;
- длина волны: 365 нм;
- ПО: New Creator K;
- разъемы и соединения: Wi-Fi, USB, SD-карта.
И, конечно, стоит отметить лаконичный и современный дизайн, благодаря которому принтер гармонично смотрится в любой медицинской лаборатории. Он не занимает много места, прост в управлении и обслуживании, устойчив, надежен и безопасен.
Основные особенности
К основным особенностям модели Rokit Invivo относятся следующие:
- поставляется в стандартной, модернизированной или премиум-комплектации;
- оснащен винтовым биодозатором с механизмом защиты 10 мм шприца от загрязнения;
- позволяет одновременно создавать каркасы моделей и заполнять их биокрасками;
- можно выбрать 2 из трех конструкций форсунок в зависимости от целей печати (экструдер, механический дозатор, пневматический дозатор горячего расплава);
- сенсорным цветным LCD-дисплеем можно управлять как напрямую, так и со смартфона;
- двойная система фильтрации (УФ и НЕРА Н14 фильтр);
- загружать модели можно через Wi-Fi, интернет-кабель, USB или с SD-карты памяти.
Главной особенностью принтера является то, что это первый в мире биопринтер, созданный для печати тканей и материалов, применяемых в медицине.
- Диспенсер 0,08-0,2 мм
- Длина волны УФ 365 нм
- Источник света УФ LED
- Стерилизация УФ лампа
- Температура печатного стола До 80 С
- Фильтр HEPA Filter H14
- Область рабочей камеры 100х100х80 мм
- Скорость 3-20 мм/сек
- Используемые материалы PGLA;PCL;PLLA;полимерные порошки
- Диаметр сопла, мм 0,2;0,4
- Дисплей LCD сенсорный
- Область применения Медицина
Комплектация
В комплект поставки входят:
- 3D-принтер;
- USB-кабель и шнур питания;
- инструменты для сборки (шестигранники, болты, USB-ключ);
- биофиламенты (INVIVO PLA);
- биодозатор;
- толщиномер;
- SD-карта с ПО и картридером;
- инструкция и гарантийный талон.
Качество печати и примеры изделий
Поскольку принтер используется для медицинского применения, одним из главных требований к нему была высокая точность изделий. Можно с уверенностью сказать, что по точности печати у него нет равных.
СПРАВКА! Тканевые структуры печатаются с точностью до 1,5 мкм (0,0015 мм).
Например, данная ушная раковина была создана с помощью высококачественного материала, биосовместимого с организмом человека, и заполнена живыми клетками пациента. Благодаря размножению клеток раковина будет расти, сохраняя требуемую физиологическую форму.
Кому подойдет?
Биопринтер предназначен в первую очередь для применения в медицине. Если с помощью некоторых 3D-принтеров уже давно удается создавать зубные протезы, коронки и мосты, то Rokit Invivo позволяет расширить спектр возможностей.
Так, с помощью устройства можно печатать:
- искусственную кожу путем наслоения человеческих фибропластов и кератоцинов на каркасе из коллагена;
- мягкие ткани, заполненные биокрасками и чернилами;
- трехмерные клеточные структуры;
- специфичные клетки;
- развивающие пористые костяные структуры;
- биосовместимые зубные импланты;
- искусственные суставы и хрящи;
- каркасы твердых тканей;
- стволовые клетки.
СПРАВКА! С помощью принтера можно добиться размножения редких клеток, изменив при этом их биологические компоненты. В будущем это может стать одним из главных способов лечения многих заболеваний.
В медицине принтер применяется для создания протезов и отдельных частей тела, а также клеток и клеточных структур. В помощью 3D-биопечати возможно устранить рубцы и шрамы путем создания кожных пластырей-трансплантатов. Кроме того, в этих структурах со временем начинают появляться новые кровеносные сосуды, благодаря чему осуществляется естественная регенерация кожи.
- Страна производитель Южная Корея
- Диспенсер Био 0,08 - 0,2 мм; (Пневматический 0,1 - 0,5 мм в премиальной комплектации)
- Подогреваемая платформа подогреваемая, охлаждаемая. (Система контроля темпертуры от -4°C до 80°C в премиальной комплектации)
- Стерилизация UV Lamp
- Фильтр HEPA Filter H14
- Область рабочей камеры 101x101x11 9мм
- Скорость 5 - 100 мм/сек
- Поддерживаемые материалы PLGA, PLLA, PLC, PL, желатин, коллаген, фиброины шелка, гиалуроновая кислота, биосовместимые полимеры
- Диаметр сопла, мм 0,2 / 0,4
- Дисплей сенсорный LCD
Какие материалы используются?
3D-принтер печатает модели из материалов, которые являются биосовместимыми с человеческой тканью. Они не воспринимаются иммунной системой как чужеродные, поэтому легко и быстро приживаются. К таким тканям относятся PGLA (полимолочная-со-гликолевая кислота), PCL (поликапролактон), PLLA (полимолочная кислота), полимерные порошки, желатин, коллаген, фиброины шелка, альгинат и гиалуроновая кислота.
Компания Rokit занимается поставкой фирменных биофиламентов и биочернил Invivogel на основе желатина в разные страны, поэтому проблем с поиском и закупкой материалов не возникнет.
СПРАВКА! От конструкции форсунок зависит, какие материалы можно применять для работы.
Совместимость печатных модулей и материалов:
- шприц-дозатор: биочернила (гидрогель со смесями факторов роста клеток), порошковые смеси (гидроксилапатит, хитозан), гидродели (желатин, коллаген, фибрин, альгинат, гиалуроновая кислота);
- экструдер: синтетические полимеры PCL, PLGA Poly, PLLA и другие полимеры, предназначенные для печати методом плавления филамента;
- пневматический дозатор: разные виды полимеров и материалов, для которых необходим контроль давления и температуры воздуха.
Инструкция по первоначальной настройке и подготовке к работе
В первую очередь потребуется определиться с местом, где будет стоять принтер. Это должно быть стерильное, светлое, просторное помещение с твердой ровной поверхностью.
Принтер поставляется в собранном виде. Для начала работы необходимо только отрегулировать и проверить настройки и установить программное обеспечение, подготовить материалы для печати и задать параметры модели.
СПРАВКА! На передней части корпуса расположены два переключателя: красный и зеленый. Зеленый отвечает за включение/выключение НЕРА-фильтра, красный — за включение ультрафиолетовой лампы. Последнюю можно включать, только когда принтер закрыт: сначала всегда включается фильтр.
В принтер встроена программа New Creator K, которая дает возможность отрегулировать все настройки с помощью софта. То есть не надо, например, регулировать значение оси Z вручную: все параметры вводятся через компьютер.
После запуска программы появляется окно с несколькими блоками:
- File Print (печать файла);
- Printer View (вид принтера);
- Bed Leveling (выравнивание платформы);
- Filament (загрузка нити);
- Easy Mode ("легкий режим" для начинающих);
- Setting (настройка);
- Camera (камера).
Первым делом потребуется установить чашку Петри на область печати. Чтобы отрегулировать ее положение, принтер нужно включить в сеть и дождаться загрузки программы. Далее на экране необходимо нажать кнопку Printer View и воспользоваться стрелками, которые выровняют платформу.
Следующий этап — подготовка печати на филаменте. В разделе Filament нужно нажать Extruder 1, установить правильную температуру в соответствии с используемым материалом (для PLA оптимальные показатели 235–245 градусов) и кликнуть Set Temp. Затем нить в принтере подается в нижнее отверстие, пока она не захватится за шестерню.
В пункте Distance устанавливается параметр 0,1, 1 или 10 мм для заряжения нити. В меню Loading нажать Load для выдавливания нити, пока она не выйдет из сопла.
Далее следует заполнить дозатор биоматериалом, используя при этом резиновые перчатки. Важно проследить, чтобы в шприц не попал воздух. На экране в разделе Filament регулируется размер иглы (0,1, 1 или 10 мм), регулируется высота монтировки к поршню. Чтобы проверить, выводятся ли через дозатор материалы, нужно выставить параметр 0,1 мм и нажать Load.
Положение биодозатора регулируется по следующему алгоритму:
- Bed Leveling;
- Right Position;
- Home;
- Set Home Position (далее выбрать 0,1, 1 или 10 мм и отрегулировать положение стрелками);
- Finish.
Аналогичным способом выравнивается положение экструдера, только на втором этапе нужно будет нажать кнопку Left Position.
Следующий этап — выравнивание экструдера. Сопло устанавливается в исходное положение кнопкой Set Position. Расстояние между ним и предметной поверхностью регулируется вручную с помощью винта в верхней части конструкции.
После этого нужно закрыть дверцу принтера, включить НЕРА-фильтр, в последнюю очередь — ультрафиолетовую лампу. В разъем для USB вставить флешку с моделью (также можно подключиться к принтеру по Wi-Fi через компьютер и загрузить модели из интернета), нажать File Print и дождаться окончания печати.
Появившаяся в 2016 году технология биопечати стала настоящим прорывом в области медицины, и дебютировал в этой сфере 3D-биопринтер Rokit Invivo. Пока эта технология тщательно изучается во многих странах мира, хотя уже ее возможности кажутся безграничными.
Rokit Invivo пока не имеет аналогов, поэтому для медицины и фармацевтики он является ценнейшим устройством. С его помощью в будущем можно будет не только создавать клетки, ткани и органы, но еще и разрабатывать фармацевтические препараты, диагностировать, прогнозировать и лечить многие болезни.
Оставить комментарий