Як зробити «Біопринтер»
Доброго часу доби,мозгоінженери ! Сьогодні розповідь піде про біодрук - процес аналогічний 3D друку, але як смоли тут використовуються бактерії і т.п. речовини, тобто біологічні матеріали
Хоч і здається все це неймовірно складним, але насправді базові технології досить доступні, адже вони засновані на струменевому 2D друку та/або 3D друку! Наша команда теж вирішила «поспілкуватися» з цими «мозготехнологіями», і в результаті з'явився спільний проект – «Біопринтер».
Крок 1: Розбір старого струменевого принтера
Почали ми з маніпуляцій зі старим струминним принтером, який буквально врятували від звалища. З широкодоступними низько бюджетними струменевимимозгопринтерами можна зробити багато чого цікавого, але є в них і деякі недоліки для нашої роботи, про які йтиметься в наступному кроці (або можна відразу перейти до Кроку 3:, де ми зібрали власний біопринтер з нуля, який зображений на першому фото).
Ми розкрили кинутий HP 5150, щоб потім використовувати його як основувиробу -біопринтера. Потрібно лише зняти пластикові деталі корпусу, але, щоб при цьому збереглася функціональність кнопок на передній панелі.
Принтер має невеликий перемикач, який спрацьовує на відкриття кришки корпусу. Його при знятому корпусі потрібно буде зафіксувати, інакше друк буде неможливим. Зробити це можна, натиснувши на нього і заклинивши зубочисткою або наклеївши шматочок пластику, або вкрутивши гвинт, а простіше вийняти і перепаяти на кнопку вкл/викл або перемкнути контакти проводком (тобто створивши режим постійно закритої кришки).
Ще один перемикач знаходиться всередині механізму подачі паперу тафіксує наявність цього паперу. Вам, можливо, потрібно його перепаяти, якщо плануєте використовувати сам механізм подачі.
Після того, як принтер «роздягнений» і кнопки-датчик налаштовані на режим роботи, необхідно щось надрукувати! Це буде перевіркою того, що все правильно знято та чи працюють кнопки керування принтером. До того ж, це досить цікаво спостерігати наочно за роботою механізмів струминногомозгопринтера. При цьому бережіть свої пальці – картриджі рухаються дуже швидко!
Наступне завдання це спробувати відкрити картриджі, щоб наповнити їх чимось цікавішим. Ми будемо розкривати абсолютно нові картриджі, тому що старі, як правило, мають чорнило сопла, що засмітилося залишками. На цих старих картриджах можна попрактикуватися їх розкривати. Ще не вміщує зробити пробний друк і промити друковану головку, якщо програмне забезпечення принтера це дозволяє.
Відклеивши всімозгоетикетки, ви побачите, що більшість картриджів мають приклеєну кришку, як правило, з невеликими вентиляційними отворами, що дозволяють входити повітрю та витікати чорнилом. Щоб швидко зняти кришку потрібно пройтися клеєним швом канцелярським або столярним ножем. Але при цьому БУДЬТЕ ОБЕРЕЖНІ — леза цих ножів дуже гострі! Якщо ви неповнолітній, то доручіть зробити це дорослому, а якщо дорослий – використовуйте рукавички із захистом від розрізання та/або затисніть картридж у лещатах під час зняття кришки.
Розкривши картридж, ви побачите, що в його чорнильному резервуарі знаходиться невелика губка, що утримує чорнило. Кольорові картриджі мають чорнильні відсіки з окремимимозгогубками (зазвичай це блакитний-пурпурний-жовтий, а не зелений-синій, так як кольоровий друк на білому папері це субстрактивний, тоє заснований на відніманні елементів, процес). Чорнило можна вичавити та зберегти для іншихмозгоекспериментів (наприклад для паперової хроматографії). А потім промивання, промивання та ще раз промивання дистильованою або деіонізованою водою — адже нам не потрібно, щоб голівка засмічилась мінеральним осадом. Нам потрібно вимити звідти все чорнило, щоб вони не впливали на перебіг експерименту.
Після того, як чорнильний резервуар абсолютно чистий, необхідно наполовину заповнити його дистильованою або деіонізованою водою, закрити кришку, вставити в картриджеутримувач і зробити пробний друк. Великі шанси на те, що як би ви не намагалися, але кілька чорнил все одно залишилося. В даному випадку, просто роздруковуйте його, поки він не друкуватиме чисто, а потім роздрукуйте його ще трохи.
Ми виявили, що з повністю заповненого картридж вода просочується через друкарську головку, але якщо налити води небагато, то протікання немає. Це, в принципі, зручний спосіб промити друкарську головку без необхідності її роздруковувати.
А тепер те, чим ви заповните картриджі, залежить від вашої уяви! Нашамозгокоманда спочатку заповнила колишній чорний картридж зеленим харчовим барвником і роздрукувала пробну сторінку, щоб переконатися, що це працює. Ви можете заповнити картридж, наприклад, флуоресцентним барвником і надрукувати плакати, що «світяться» в ультрафіолеті. Або ж заповнити картридж «невидимим» чорнилом і друкувати таємні повідомлення друзям.
Перший реальний біодрук ми хотіли провести за допомогою чогось простого, а не переходити одразу до друку живим матеріалом. І як щось простого виступив розчин арабінози, який ми роздрукували на фільтрувальному папері. Потім роздрукована ділянка фільтрувальноїпапери вирізали і поклали його на пластину агарози, на якій виростили колонію кишкової палички, в яку ми впровадили плазміди pGLO. Ці плазміди містять зеленофлуоресцентний білок (gfp c) під контролем арабіноз-сенситивного промотора.
У результаті, в місцях, де було продруковано арабінозу на фільтрувальному папері, зараз під впливом ультрафіолету кишкова паличка випромінює зелене свічення! І зверніть увагу, що вся красамозгоексперименту в його простоті: ми лише друкували розчином простих цукрів, а не об'ємними живими клітинами, до того ж, друкували на папері, тобто немає необхідності змінювати механізм подачі паперу. Ви можете спробувати друкувати антибіотиками, або навіть білками, такими як ферменти або фактори росту.
Передостаннє з представлених вище фото показує наш перший пробний друк, коли ми роздрукували арабінозу на одній половині фільтрувального паперу - під впливом ультрафіолету ця половина чашки світиться зеленим. На другому фото показано роздрукований логотип «eyeball» нашоїмозгокоманди. Це успіх! (На жаль різкість друкованого малюнка залишає бажати кращого; вважаємо, що арабіноза схильна дифундувати через фільтрувальний папір, тим самим розмиваючи роздрукований малюнок і якщо друкувати безпосередньо на агарозі, то має вийти набагато краще).