3D打印的世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒零件可幫助對(duì)抗瘧疾
時(shí)間：2019-11-07 09:02 來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng) 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國(guó)3D打印網(wǎng)11月7日訊，根據(jù)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）的報(bào)告，瘧疾是一種由寄生蟲引起的蚊蟲性疾病。盡管在美國(guó)每年大約診斷不到2,000例病例，但在撒哈拉以南非洲這樣的地區(qū)，這是一種可怕的疾病。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，全球有超過2.17億瘧疾病例和435,000例死亡。消滅瘧疾計(jì)劃通常著重于消除蚊子用來(lái)繁殖的小水坑，或使用殺蟲劑殺死蚊子或幼蟲。但問題是，在某些情況下，蚊子種群可能對(duì)某些農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性。
WHO殺蟲劑藥敏試驗(yàn)（生物測(cè)定法）是用于評(píng)估成年蚊子種群抗藥性的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。一組研究人員發(fā)表了一篇標(biāo)題為《WHO殺蟲劑藥敏性生物測(cè)定系統(tǒng)的開源3D可打印替換零件》的論文， 概述了他們制作套件中組件的3D可打印版本的工作。“世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒由組裝成一個(gè)單元的幾個(gè)丙烯酸樹脂片組成。試劑盒的零件通常會(huì)破裂，從而降低了昆蟲進(jìn)行抗性譜分析的能力。由于目前只有單個(gè)供應(yīng)商提供測(cè)試套件，因此很難及時(shí)采購(gòu)替換零件。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒所有部件的3D可打印版本�！痹搱F(tuán)隊(duì)表示。
“使用廣泛可得的聚乳酸（PLA）細(xì)絲作為印刷材料，我們能夠設(shè)計(jì)和打印出世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒中每件的功能替代品。我們注意到從PLA印刷管和WHO丙烯酸管獲得的結(jié)果無(wú)顯著差異。此外，我們沒有觀察到由于常用清潔溶液的延長(zhǎng)暴露時(shí)間而導(dǎo)致的PLA降解�！�WHO的生物測(cè)定測(cè)試由兩個(gè)管子之一中的蚊子組成-一個(gè)管子內(nèi)襯未經(jīng)處理的紙，而另一個(gè)管子內(nèi)襯浸有殺蟲劑的紙。管子用篩網(wǎng)蓋住，蚊子在里面呆了一個(gè)小時(shí)。暴露后24小時(shí)，殺蟲劑管中蟲子的死亡率百分比用于測(cè)量殺蟲劑的敏感性。
圖1. WHO生物測(cè)定試劑盒和等效的3D打印部件。剖面圖顯示了滑動(dòng)單元的3D打印版本的組裝。
上圖所示的一個(gè)套件包含兩個(gè)試管，兩個(gè)篩孔，兩個(gè)螺帽，四個(gè)彈簧夾，一個(gè)滑座和一個(gè)滑座。這些組件中的某些組件會(huì)隨著時(shí)間的流逝而損壞，丟失或磨損，這可能導(dǎo)致“昆蟲進(jìn)行生物分析的能力降低”，并且由于成本高昂且運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，而且更換這些組件在經(jīng)濟(jì)上也不可行。該團(tuán)隊(duì)寫道：“我們的設(shè)計(jì)可用于在任何配備3D打印機(jī)的設(shè)施中為WHO生化試劑盒生產(chǎn)替換零件，而這種零件正變得越來(lái)越普及。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒的3D可打印替換零件，無(wú)需工具或膠水即可打印；以及與世衛(wèi)組織現(xiàn)有生物測(cè)定部分的接口�！�
圖2. WHO生物測(cè)定成分照片和相應(yīng)的3D打印版本。 E和H分別表示曝光面和保持面，而WHO試劑盒上使用紅色和綠色點(diǎn)。
該小組使用SketchUp和OpenSCAD為組件創(chuàng)建了3D模型文件，盡管某些部分無(wú)法直接復(fù)制；現(xiàn)有設(shè)計(jì)對(duì)此做了些微修改，以便可以成功進(jìn)行3D打印。用Ultimaker的Cura 3.3.1將文件切成薄片，然后將這些零件用白色的1.75毫米PLA進(jìn)行3D打印，并使用Original Prusa i3 MK3和MK3S 打印。 管緣的外部幾何形狀從正方形更改為三角形，以節(jié)省塑料用量并減少打印時(shí)間。滑動(dòng)單元的內(nèi)部有門滑動(dòng)的部分，團(tuán)隊(duì)不得不對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以使其可進(jìn)行3D打印。
WHO殺蟲劑藥敏試驗(yàn)（生物測(cè)定法）是用于評(píng)估成年蚊子種群抗藥性的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。一組研究人員發(fā)表了一篇標(biāo)題為《WHO殺蟲劑藥敏性生物測(cè)定系統(tǒng)的開源3D可打印替換零件》的論文， 概述了他們制作套件中組件的3D可打印版本的工作。“世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒由組裝成一個(gè)單元的幾個(gè)丙烯酸樹脂片組成。試劑盒的零件通常會(huì)破裂，從而降低了昆蟲進(jìn)行抗性譜分析的能力。由于目前只有單個(gè)供應(yīng)商提供測(cè)試套件，因此很難及時(shí)采購(gòu)替換零件。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒所有部件的3D可打印版本�！痹搱F(tuán)隊(duì)表示。
“使用廣泛可得的聚乳酸（PLA）細(xì)絲作為印刷材料，我們能夠設(shè)計(jì)和打印出世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒中每件的功能替代品。我們注意到從PLA印刷管和WHO丙烯酸管獲得的結(jié)果無(wú)顯著差異。此外，我們沒有觀察到由于常用清潔溶液的延長(zhǎng)暴露時(shí)間而導(dǎo)致的PLA降解�！�WHO的生物測(cè)定測(cè)試由兩個(gè)管子之一中的蚊子組成-一個(gè)管子內(nèi)襯未經(jīng)處理的紙，而另一個(gè)管子內(nèi)襯浸有殺蟲劑的紙。管子用篩網(wǎng)蓋住，蚊子在里面呆了一個(gè)小時(shí)。暴露后24小時(shí)，殺蟲劑管中蟲子的死亡率百分比用于測(cè)量殺蟲劑的敏感性。
圖1. WHO生物測(cè)定試劑盒和等效的3D打印部件。剖面圖顯示了滑動(dòng)單元的3D打印版本的組裝。
上圖所示的一個(gè)套件包含兩個(gè)試管，兩個(gè)篩孔，兩個(gè)螺帽，四個(gè)彈簧夾，一個(gè)滑座和一個(gè)滑座。這些組件中的某些組件會(huì)隨著時(shí)間的流逝而損壞，丟失或磨損，這可能導(dǎo)致“昆蟲進(jìn)行生物分析的能力降低”，并且由于成本高昂且運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，而且更換這些組件在經(jīng)濟(jì)上也不可行。該團(tuán)隊(duì)寫道：“我們的設(shè)計(jì)可用于在任何配備3D打印機(jī)的設(shè)施中為WHO生化試劑盒生產(chǎn)替換零件，而這種零件正變得越來(lái)越普及。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒的3D可打印替換零件，無(wú)需工具或膠水即可打印；以及與世衛(wèi)組織現(xiàn)有生物測(cè)定部分的接口�！�
圖2. WHO生物測(cè)定成分照片和相應(yīng)的3D打印版本。 E和H分別表示曝光面和保持面，而WHO試劑盒上使用紅色和綠色點(diǎn)。
該小組使用SketchUp和OpenSCAD為組件創(chuàng)建了3D模型文件，盡管某些部分無(wú)法直接復(fù)制；現(xiàn)有設(shè)計(jì)對(duì)此做了些微修改，以便可以成功進(jìn)行3D打印。用Ultimaker的Cura 3.3.1將文件切成薄片，然后將這些零件用白色的1.75毫米PLA進(jìn)行3D打印，并使用Original Prusa i3 MK3和MK3S 打印。 管緣的外部幾何形狀從正方形更改為三角形，以節(jié)省塑料用量并減少打印時(shí)間。滑動(dòng)單元的內(nèi)部有門滑動(dòng)的部分，團(tuán)隊(duì)不得不對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以使其可進(jìn)行3D打印。
圖3.生物測(cè)定結(jié)果，比較了世衛(wèi)組織生物測(cè)定試劑盒和3D打印的Mbita，Kilifi試劑盒的死亡率及其組合結(jié)果。使用t檢驗(yàn)比較每個(gè)檢驗(yàn)的均值。
該小組使用標(biāo)準(zhǔn)的4％WHO診斷劑量的DDT殺蟲劑對(duì)肯尼亞的兩種Mbita和Kilifi雌性蚊子實(shí)驗(yàn)室菌株進(jìn)行藥敏試驗(yàn)。在保存24小時(shí)后，他們記錄了死亡率百分比，并發(fā)現(xiàn)WHO生物測(cè)定試劑盒和3D打印的試劑盒之間“無(wú)顯著差異”。他們還將某些部分（例如網(wǎng)篩和螺帽）暴露于實(shí)際生物測(cè)定規(guī)程中經(jīng)常使用的四種不同的蔗糖溶液中，以觀察PLA是否降解。“在暴露于10％蔗糖，70％乙醇，3％Rely + On Virkon（Lanxess）和5％Decon 90（Decon Laboratories Ltd.）之后，我們沒有發(fā)現(xiàn)PLA強(qiáng)度，張力，表面顏色或尺寸降低的跡象。
中國(guó)3D打印網(wǎng)點(diǎn)評(píng)：3D打印部件的最佳用例是作為原始WHO組織生物測(cè)定試劑盒中缺失或損壞部件的替換庫(kù)。這些替代組件可與其他3D打印用途（例如膜進(jìn)紙器輔助工具，血液過濾器和診斷工具）結(jié)合使用，以幫助了解，診斷，抗擊和預(yù)防瘧疾。
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