適応型3Dプリント技術は、生物学的処理と凍結保存における新たな概念を切り開きます

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-8-21 14:53 に最後に編集されました

2024 年 8 月 21 日、アンタークティックベアは、ミネソタ大学ツインシティ校の研究者が、ランダムに分布する生物の位置を特定し、組み立てのために指定された場所に安全に移動させることができる、初めての適応型 3D プリントシステムを開発したことを知りました。この自律技術により、バイオイメージング、サイバネティクス、凍結保存、生体へのデバイス統合などの分野で研究者の時間とコストが大幅に節約されます。

△このシステムは本質的に3Dプリントの応用分野を拡大し、その技術を生物学的処理と組み合わせ、処理効率と精度を向上させ、生物学研究と凍結保存に新しいソリューションを提供します。この技術は、プリントヘッドを使用して物質を追加または処理する従来の3Dプリントシステムに似ていますが、違いは、プリントヘッドが材料を印刷するのではなく、生物を処理するために使用されることです。

△この研究は「補助吸引適応戦略による生物の3Dプリント」というタイトルでAdvanced Science誌に掲載されました（ポータル）
△印刷戦略図
適応型3Dプリントシステムにより、生物学的処理と研究の効率が向上

このシステムは、静止状態、飛沫状態、移動状態など、さまざまな生物を追跡、収集し、正確に位置を特定することができます。このシステムは、リアルタイムのビジョンと空間データに基づくピックアンドプレース戦略を採用しており、柔軟に適応して生物の正確な配置を確実に行うことができます。

「プリンターは人間と同じように機能し、プリンターが手、マシンビジョンシステムが目、コンピューターが脳の役割を果たします」と、ミネソタ大学の元博士研究員で論文の筆頭著者であるゲバム・ハン氏は語る。「プリンターは、生物が動いているか静止しているかにリアルタイムで適応し、特定の配列やパターンに組み立てることができます。」

通常、このプロセスは手動で行われ、広範囲にわたるトレーニングが必要であり、生物に基づいて一貫性のない適用が発生する可能性があります。この新しいシステムを使用することで、研究者は時間を大幅に節約できるだけでなく、より一貫した実験結果を得ることができます。

△ 適応型3Dプリントシステムは、ランダムに配置された生物の位置を識別し、特定の場所へ安全に移動させることができます。この技術により、凍結保存可能な生物の数を増やし、生きている生物と死んだ生物を区別することができます。これにより、曲面上に生物を配置したり、カスタム形状にできる材料やデバイスと統合したりすることが可能になります。さらに、この技術は複雑な生物学的構造を作成するための基礎を築き、アリやハチなどの昆虫に似た複雑な生物学的システムを設計するのに役立ちます。たとえば、アリやハチのコロニーの各メンバーは明確に定義された役割とタスクを持ち、コロニー全体が効率的に機能することを可能にします。この優れた組織は、複雑な生物学的構造の設計と製造のための重要な参考資料として役立ちます。

この研究は、生体を評価および組み立てて新たな応用の可能性を探ることで、自律的なバイオ製造の開発を前進させる可能性もあります。例えば、このシステムはゼブラフィッシュの胚の凍結保存方法の改善に使用され、新しい技術により、従来の手作業に頼っていたプロセスと比較して12倍の処理速度の向上を実現しました。別の例では、適応戦略によってランダムに動く甲虫を効果的に追跡、拾い上げ、配置し、機能的なデバイスと統合する方法を示しました。

現在、研究チームはこの技術の特許を申請中です。将来的には、研究者たちはこの技術をロボット工学と組み合わせて、現場研究を容易にしたいと考えています。これにより、研究者は通常はアクセスが困難な地域で生物学的サンプルを収集できるようになります。

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