3D打印在病原體檢測中的應用
時間：2024-10-02 10:04 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
醫療保健和食品安全等行業，病原體檢測至關重要。越快檢測出有害細菌或其他微生物，越能有效保護公眾免受疾病和污染的侵害。每年，全球數百萬人因食源性病原體而患病，其中高達數千人死亡。因此，提高檢測方法的效率至關重要。而如今，3D打印在加快、降低成本和提高病原體檢測效率方面，扮演著重要角色。
3D打印技術助力創新
最近的兩項進展，展示了3D打印如何幫助研究人員創造更精準且成本更低的病原體檢測工具。
● 表面印跡聚合物（SIPs）：這種材料表面具有與特定細菌形狀匹配的微型模具，從而能夠捕捉并檢測這些細菌。日本沖繩科學技術研究院的研究人員利用3D打印技術制造這些聚合物并整合到傳感器或設備中，用于檢測食品或水中的有害細菌。
● 一種可以同時檢測多種食源性細菌的3D打印微流控芯片。這項技術由中國廣東工業大學和上海浦東新區人民醫院共同開發，利用微型通道和傳感器快速識別食品樣本中的大腸桿菌和沙門氏菌。這一技術加快了檢測過程，提高了準確性，使食品安全保障變得更加容易。
技術創新與成本效益
△ 印章上的細菌分布方案。
3D打印技術的應用不僅提高了檢測的速度和準確性，還顯著降低了成本。傳統的病原體檢測方法通常需要昂貴的設備，如PCR機器和流式細胞儀，這些設備的價格從數萬美元到數十萬美元不等。此外，這些設備還需要專業人員操作，增加了檢測的復雜性和成本。而3D打印技術則使用更便宜且易得的材料，如透明樹脂，并通過SLA 3D打印機逐層固化液態樹脂，創造出精確的細菌模具。這種方法不僅降低了生產成本，還減少了手動合成聚合物的勞動強度和錯誤率，使更多公司和實驗室能夠在預算內使用先進的檢測技術。
精準度與靈敏度并重
△ 通過接觸印刷法利用分子印記制備SIP的一般方案。
無論是3D打印的表面印跡聚合物還是芯片傳感器，在檢測病原體方面均展現出高度精準度和靈敏度。SIPs使用表面印跡法，在聚合物表面創建與所設計檢測細菌形狀精確匹配的微小空腔，使其能夠準確捕捉目標細菌。這種精確度有效防止了其他非有害細菌干擾檢測結果，從而避免了誤報。
3D打印芯片的靈敏度也非常高，能夠檢測到每毫升樣品中僅10個菌落形成單位（CFU/mL）的病原體，遠低于可引發人體疾病的細菌數量，這使得芯片成為食品安全應用中的優秀早期檢測工具。通過及早發現污染，企業可以迅速采取行動，防止食源性疾病的爆發。
廣泛的應用前景
△ 帶有四個主要領域的芯片插圖以及止閥操作的草圖。
3D打印讓這些病原體檢測工具能夠在多個行業和應用中使用，例如，在醫療診斷、環境監測和生物技術領域。由于SIPs被設計用于檢測細菌，可以用于監測水源、追蹤土壤中的細菌污染，甚至在工業發酵過程中協助控制細菌生長。同樣，3D打印芯片傳感器在食品安全行業中頗具價值，可用于測試從生肉到加工食品的多種產品。其同時檢測多種病原體的能力非常適合大規模測試，減少了確保食品安全所需的時間和成本。此外，由于3D打印允許快速定制，SIPs和芯片可以根據不同行業的特定需求，調整以檢測不同類型的病原體。這種靈活性使得3D打印技術在病原體檢測領域的應用前景更加廣闊。
速度與效率的提升
△ 表面印刷聚合物。
在病原體檢測中，速度至關重要，因為延誤可能導致廣泛的污染和疾病。傳統方法如細胞培養和DNA測序需要較長時間才能產生結果。而3D打印的SIPs可以在不到六小時內制成，并且比舊方法需要更少的人工操作時間。3D打印芯片的效率也大大提高。研究人員表示，芯片可以通過停閥系統自動將食品樣品移動到傳感器上，加快了檢測過程。該系統允許同時快速測試多種病原體，大大縮短了食品安全檢測所需的時間。
這些在病原體檢測方面的進步，再次證明了3D打印技術的潛力。事實上，3D打印技術不斷展示其潛力，提供更快速、更便宜和更精確的解決方案。隨著技術的不斷發展，3D打印技術在不同產業中發揮的潛力愈加明顯，證明其在應對現實挑戰中的重要性。
3D打印技術助力創新
最近的兩項進展，展示了3D打印如何幫助研究人員創造更精準且成本更低的病原體檢測工具。
● 表面印跡聚合物（SIPs）：這種材料表面具有與特定細菌形狀匹配的微型模具，從而能夠捕捉并檢測這些細菌。日本沖繩科學技術研究院的研究人員利用3D打印技術制造這些聚合物并整合到傳感器或設備中，用于檢測食品或水中的有害細菌。
● 一種可以同時檢測多種食源性細菌的3D打印微流控芯片。這項技術由中國廣東工業大學和上海浦東新區人民醫院共同開發，利用微型通道和傳感器快速識別食品樣本中的大腸桿菌和沙門氏菌。這一技術加快了檢測過程，提高了準確性，使食品安全保障變得更加容易。
技術創新與成本效益
△ 印章上的細菌分布方案。
3D打印技術的應用不僅提高了檢測的速度和準確性，還顯著降低了成本。傳統的病原體檢測方法通常需要昂貴的設備，如PCR機器和流式細胞儀，這些設備的價格從數萬美元到數十萬美元不等。此外，這些設備還需要專業人員操作，增加了檢測的復雜性和成本。而3D打印技術則使用更便宜且易得的材料，如透明樹脂，并通過SLA 3D打印機逐層固化液態樹脂，創造出精確的細菌模具。這種方法不僅降低了生產成本，還減少了手動合成聚合物的勞動強度和錯誤率，使更多公司和實驗室能夠在預算內使用先進的檢測技術。
精準度與靈敏度并重
△ 通過接觸印刷法利用分子印記制備SIP的一般方案。
無論是3D打印的表面印跡聚合物還是芯片傳感器，在檢測病原體方面均展現出高度精準度和靈敏度。SIPs使用表面印跡法，在聚合物表面創建與所設計檢測細菌形狀精確匹配的微小空腔，使其能夠準確捕捉目標細菌。這種精確度有效防止了其他非有害細菌干擾檢測結果，從而避免了誤報。
3D打印芯片的靈敏度也非常高，能夠檢測到每毫升樣品中僅10個菌落形成單位（CFU/mL）的病原體，遠低于可引發人體疾病的細菌數量，這使得芯片成為食品安全應用中的優秀早期檢測工具。通過及早發現污染，企業可以迅速采取行動，防止食源性疾病的爆發。
廣泛的應用前景
△ 帶有四個主要領域的芯片插圖以及止閥操作的草圖。
3D打印讓這些病原體檢測工具能夠在多個行業和應用中使用，例如，在醫療診斷、環境監測和生物技術領域。由于SIPs被設計用于檢測細菌，可以用于監測水源、追蹤土壤中的細菌污染，甚至在工業發酵過程中協助控制細菌生長。同樣，3D打印芯片傳感器在食品安全行業中頗具價值，可用于測試從生肉到加工食品的多種產品。其同時檢測多種病原體的能力非常適合大規模測試，減少了確保食品安全所需的時間和成本。此外，由于3D打印允許快速定制，SIPs和芯片可以根據不同行業的特定需求，調整以檢測不同類型的病原體。這種靈活性使得3D打印技術在病原體檢測領域的應用前景更加廣闊。
速度與效率的提升
△ 表面印刷聚合物。
在病原體檢測中，速度至關重要，因為延誤可能導致廣泛的污染和疾病。傳統方法如細胞培養和DNA測序需要較長時間才能產生結果。而3D打印的SIPs可以在不到六小時內制成，并且比舊方法需要更少的人工操作時間。3D打印芯片的效率也大大提高。研究人員表示，芯片可以通過停閥系統自動將食品樣品移動到傳感器上，加快了檢測過程。該系統允許同時快速測試多種病原體，大大縮短了食品安全檢測所需的時間。
這些在病原體檢測方面的進步，再次證明了3D打印技術的潛力。事實上，3D打印技術不斷展示其潛力，提供更快速、更便宜和更精確的解決方案。隨著技術的不斷發展，3D打印技術在不同產業中發揮的潛力愈加明顯，證明其在應對現實挑戰中的重要性。
(責任編輯：admin)
Fabric8Labs推出AI芯片定
Titomic又一合作，將與nuF
荷蘭公司將開設3D打印船舶
Chicago Additive推出AMOS
590MHz帶寬+超90%輻射效率
威斯康星大學麥迪遜分校工最新內容
突破性生物3D打印
迪拜LEAP 71公司
3D生物打印構建內
《Small Science
南洋理工-劍橋大
清華大學：抗拉強熱點內容
