Разработана адаптивная система 3D-печати для обработки и сборки живых организмов

Исследователи из Университета Миннесоты Twin Cities разработали инновационную адаптивную систему 3D-печати, способную идентифицировать и позиционировать случайно распределенные организмы. Эта автономная технология обещает значительно улучшить процессы в криоконсервации, кибернетике, биовизуализации и разработке устройств, включающих живые организмы, за счет экономии времени и ресурсов.

Продвижение биоинтеграции с помощью автономной технологии

Эта адаптивная система 3D-печати знаменует собой значительный прогресс в точной обработке живых организмов. Система может автономно отслеживать, собирать и точно позиционировать организмы, независимо от того, находятся ли они в неподвижном состоянии или в движении. Используя визуальные и пространственные данные в реальном времени, технология адаптируется для обеспечения точного размещения, что необходимо для приложений, требующих интеграции организмов с материалами или устройствами. Исследование опубликовано в *Advanced Science*, рецензируемом научном журнале, подчеркивающем потенциальное влияние системы в различных областях. Кроме того, исследователи подали патент на эту инновационную технологию, еще больше подчеркивая ее новизну и потенциал для преобразования текущих практик.

Адаптивная система 3D-печати распознает случайно расположенные организмы и безопасно перемещает их в назначенные места. (Изображение предоставлено: McAlpine Research Group, Университет Миннесоты.) <стр>Гебум Хан, ведущий автор исследования и бывший научный сотрудник по машиностроению в Университете Миннесоты, объяснил функциональность системы: «Сам принтер может действовать как человек, при этом принтер может действовать как руки, система машинного зрения — как глаза, а компьютер — как мозг. Принтер может адаптироваться в режиме реального времени к движущимся или неподвижным организмам и собирать их в определенный массив или шаблон». <стр>Традиционно такие задачи выполнялись вручную, что требовало обширного обучения и часто приводило к несоответствиям. Новая система сокращает время, необходимое для этих процессов, и повышает согласованность результатов, что может быть особенно полезно в таких областях, как криоконсервация, где точная обработка организмов имеет решающее значение. Более того, технология может сортировать живые организмы от мертвых, размещать организмы на изогнутых поверхностях и интегрировать их с материалами и устройствами в настраиваемые формы. Она также имеет потенциал для создания сложных структур, таких как иерархии суперорганизмов, которые являются организованными структурами, наблюдаемыми в колониях насекомых, таких как муравьи и пчелы.

Применения и будущий потенциал

Эта технология может изменить несколько биологических и инженерных областей, повысив эффективность криоконсервации, позволяя сортировать живые организмы от мертвых и облегчая интеграцию организмов на различных поверхностях, включая изогнутые. Система также имеет потенциал для создания сложных конфигураций организмов, таких как иерархии суперорганизмов, обнаруженные в колониях насекомых.

Например, исследовательская группа продемонстрировала, что эта система может улучшить методы криоконсервации эмбрионов данио-рерио, завершив процесс в 12 раз быстрее, чем традиционные ручные методы. Кроме того, адаптивные возможности системы были продемонстрированы в экспериментах, где она успешно отслеживала, подбирала и размещала беспорядочно движущихся жуков, интегрируя их с функциональными устройствами.

Заглядывая вперед, исследователи намерены объединить эту технологию с робототехникой, что потенциально сделает ее портативной для полевых исследований. Это достижение может позволить ученым собирать и обрабатывать организмы в средах, которые в настоящее время труднодоступны. Работа также имеет более широкие последствия для продвижения автономного биопроизводства, позволяя оценивать и собирать живые организмы новыми и инновационными способами.

Поддержка и сотрудничество

Эта инновационная работа была совместным усилием нескольких членов факультета машиностроения Университета Миннесоты, включая аспирантов-исследователей Кирана Смита и Дэниела Вай Хоу Нга, доцента Джиёнга Ли, профессора Джона Бишофа, профессора Майкла Макалпайна и бывших постдокторантов Канава Хослу и Ся Оуян. Проект также получил поддержку от Центра инженерных исследований (ERC) передовых технологий сохранения биологических систем (ATP-Bio). Финансирование исследования было предоставлено Национальным научным фондом, Национальными институтами здравоохранения и Регенеративной медициной Миннесоты.

Следующие шаги в биотехнологических инновациях

Адаптивная система 3D-печати, разработанная Университетом Миннесоты, представляет собой значительный прогресс в обработке и сборке живых организмов. Благодаря автоматизации процесса и повышению точности эта технология может иметь далеко идущие последствия для областей, начиная от криоконсервации и заканчивая автономным биопроизводством. Дальнейшее развитие и интеграция этой системы с робототехникой может еще больше расширить ее применение, сделав ее ценным инструментом для исследователей в различных научных дисциплинах. </стр> <стр>Источник: cse.umn.edu</стр>