卡内基梅隆大学的研究人员通过修改标准桌面3-D打印机开发了一种低成本的3-D生物打印机，他们将突破性设计作为开源发布，以便任何人都可以构建自己的系统。研究人员 - 材料科学与工程(MSE)和生物医学工程(BME)副教授Adam Feinberg，BME博士后研究员TJ Hinton和Kira Pusch，最近毕业于MSE本科课程 - 最近在期刊HardwareX中发表了一篇论文，其中包含有关打印和安装基于注射器的大容量挤出机(LVE)的完整说明，以修改任何典型的商用塑料打印机。
“我们创造的产品，”Pusch说，“是一种大容量注射泵挤出机，可与几乎所有开源熔融沉积建模(FDM)打印机配合使用。这意味着它对于使用3-的人来说是一种便宜且相对容易的适应性D打印机。“
正如研究人员在他们的论文“台式3D打印机的大容量注射泵挤出机”中所解释的那样，目前市场上大多数商用3-D生物打印机的成本从10,000美元到超过20万美元不等，通常是专有机器，封闭源和困难修改。
“从本质上讲，我们已经开发了一种生物打印机，你可以以低于500美元的价格建造这种生物打印机，我认为这至少与那些花费更多钱的人相当，”费恩伯格说，他也是卡内基生物工程机关计划的成员。梅隆。“大多数3-D生物打印机的起价在1万美元到2万美元之间。这要便宜得多，而且我们提供非常详细的教学视频。它真的是关于技术的民主化，并试图让它进入更多人的手中。”
LVE不仅降低了成本，还允许用户以更大的规模和更高的分辨率打印人造人体组织，为研究人员，制造商和专业人员打开大门，试验3D打印生物材料和液体。
“通常需要权衡，”Feinberg解释说，“因为当系统分配少量材料时，我们可以控制更多，并且可以打印出具有高分辨率的小物品，但随着系统变大，会出现各种挑战.LVE 3- D bioprinter允许我们以整个人类心脏的规模印刷更大的组织支架，并且具有高质量。“
“生物打印在数量上一直受到限制，”Pusch补充道，“所以基本上我们的目标是在不牺牲印刷品的细节和质量的情况下扩大生产过程。”
Pusch是论文的第一作者，在Feinberg实验室担任研究助理三年，在她的本科生涯中。在此期间，她获得了在荷兰工作的国际暑期本科研究奖学金(iSURF)，并在通用电气的添加剂技术进步中心实习。在2017年12月从卡内基梅隆大学毕业后，她开始在波士顿的Formlabs进行春季实习，并在西雅图的Blue Origin接受了第二个实习职位。Pusch还合着了ACS生物材料科学与工程的第二篇论文与Hinton合作，“通过自由形式可逆嵌入在亲水支撑浴中3D打印PDMS弹性体。” 作为Feinberg实验室的研究助理，Pusch在她的学术生涯早期就能够体验到她的研究的实际应用。当被问及她在Feinberg实验室的经历时，Pusch强调她是否有机会与这些支持性和才华横溢的导师合作。
在他们的论文中，研究人员使用藻酸盐(一种用于3D打印的常见生物材料)和使用实验室标志性的Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels(FRESH)技术证明了该系统。
Feinberg的实验室旨在开展其他研究人员可以扩展的开源生物医学研究。通过广泛开展研究，费恩伯格的实验室希望广泛开展创新，鼓励生物医学技术的快速发展，以挽救生命。
“我们认为这是我们进入开源环境以推动该领域向前发展的众多技术中的第一项，”Feinberg说。“这是我们真正相信的东西。”