Imperial College London adalah universitas sepuluh besar dunia dengan reputasi internasional untuk keunggulan dalam pengajaran dan penelitian. Imperial berkomitmen untuk mengembangkan generasi peneliti, ilmuwan, dan akademisi berikutnya melalui kolaborasi lintas disiplin ilmu. Terletak di jantung kota London, Imperial adalah ruang multidisiplin untuk pendidikan, penelitian, penerjemahan dan komersialisasi, memanfaatkan ilmu pengetahuan dan inovasi untuk mengatasi tantangan global.
Tantangan:
Kenaikan global COVID-19 yang tiba-tiba dan mengkhawatirkan telah menyoroti pentingnya deteksi penyakit yang mudah diakses dengan cepat. Kemampuan untuk menguji penyakit tidak hanya memungkinkan penahanan yang lebih baik untuk mencegah penyebaran lebih lanjut, tetapi memungkinkan ahli epidemiologi untuk mengumpulkan lebih banyak informasi untuk lebih memahami ancaman yang tidak terlihat dan misterius. Dari mengungkapkan cara penularan hingga tingkat infeksi, kekritisan pengujian untuk penyakit menular kini telah dirasakan di seluruh dunia.
Solusi:
Sebuah tim peneliti di Imperial College London, yang dipimpin oleh Dr. Pantelis Georgiou, sedang menangani masalah ini secara langsung dengan sebuah proyek bernama Lacewing untuk deteksi patogen. Sama pentingnya dengan elemen desain untuk proyek ini, itu hanya salah satu bagian dari solusi yang sangat canggih. Di luar kompleksitas bagian dan loyalitas detail yang dimungkinkan oleh 3D Systems ‘Figure 4, solusi pencetakan 3D ini telah membantu tim peneliti melalui kecepatan cetak, kualitas cetak, dan opsi bahan biokompatibel.
Kunci di antara teknologi di balik Lacewing adalah 3D System Figure 4® 3D Printer Standalone dan bahan berkelas biokompatibel yang mampu diproduksi. Digunakan untuk pembuatan prototipe dan produksi mikrofluida dan komponen fungsional, mahasiswa Imperial College PhD dan asisten peneliti Matthew Cavuto mengatakan komponen kunci Lacewing dirancang berdasarkan kemampuan yang ia tahu ia miliki dengan Figure 4. “Microfluidics adalah hal yang rumit, dan fabrikasi secara tradisional telah dilakukan melalui proses cleanroom yang lambat, mahal, dan padat karya, ”kata Cavuto. “Dengan Figure 4, kami sekarang dapat dengan cepat mencetak komponen dengan saluran fluidic 3D internal yang kompleks untuk mengangkut cairan sampel ke berbagai area penginderaan dalam chip, sangat meningkatkan kemampuan produksi mikrofluida kami.”
Benefits:
Menawarkan hasil dalam waktu 20 menit dari aplikasi smartphone yang disinkronkan ke server cloud, Lacewing membuat pengujian penyakit portabel, termasuk SARD-CoV-2-RNA, dan mengotomatiskan pelacakan perkembangan penyakit melalui geotagging. Ini adalah platform “lab-on-a-chip” canggih yang berjanji untuk mengisi kesenjangan akses dan informasi di dunia diagnostik dengan menggabungkan biologi molekuler dan teknologi tercanggih. Sementara teknologi diagnostik lainnya membutuhkan peralatan optik yang besar dan mahal, metode penginderaan listrik dan ukuran kecil Lacewing adalah evolusi sejati dalam pendekatan.
Quick Iterations untuk menjawab kebutuhan pengujian COVID-19
Platform Lacewing telah dikembangkan selama lebih dari dua tahun sekarang, dan merupakan tes diagnostik molekuler yang berfungsi dengan mengidentifikasi DNA atau RNA patogen dalam sampel pasien. Jenis tes ini memungkinkan untuk menentukan tidak hanya jika seseorang terinfeksi penyakit tertentu (demam berdarah, malaria, tuberkulosis, COVID-19, dll.), Tetapi sampai pada tingkat apa, yang memberikan wawasan lebih dalam tentang keparahan gejala.
Sebelum pecahnya COVID-19, dorongan untuk tes ini adalah untuk memungkinkan pengujian portabel di daerah-daerah terpencil di dunia. Meskipun portabilitas sering diterima begitu saja di usia smartphone, diagnostik molekuler secara tradisional membutuhkan peralatan laboratorium yang besar dan mahal. Lacewing telah menggantikan teknik optik sebelumnya dengan yang listrik menggunakan microchip, dan dengan cepat dibuat prototipe, iterasi, dan diproduksi menggunakan Figure 4 Standalone dan bahan biokompatibel. Setiap kartrid mikrofluida Lacewing kira-kira 30 mm x 6 mm x 5 mm, dicetak dalam lapisan 10 mikron.
Ketika tim peneliti mulai mengadaptasi tes untuk menjawab kebutuhan pengujian global COVID-19, ia mulai mencetak desain baru hampir setiap hari. Untuk ini, Cavuto mengatakan kecepatan mesin adalah manfaat utama. “Pada satu titik, saya dapat mencetak dan menguji tiga versi komponen tertentu dalam satu hari dengan Figure 4,” katanya. Kemampuan untuk cepat beralih desain telah menghilangkan gesekan dari mencoba sesuatu yang baru, dan eksperimen yang dihasilkan dan peningkatan pengumpulan informasi telah menyebabkan perbaikan dalam sistem secara keseluruhan. “Kami telah dengan mudah melewati 30 versi dalam 2 bulan terakhir,” kata Cavuto.
Tim mendesain semua bagiannya di SOLIDWORKS, dan menggunakan perangkat lunak 3D Sprint® untuk mengatur setiap bangunan. 3D Sprint adalah perangkat lunak lengkap dari 3D Systems untuk mempersiapkan, mengoptimalkan, dan mengelola proses pencetakan 3D, dan bermanfaat bagi tim peneliti dalam menemukan dan menyelesaikan masalah yang tidak terduga. “Kadang-kadang kita akan mendapatkan kesalahan STL yang dapat diselesaikan 3D Sprint untuk kita di tab persiapan,” kata Cavuto.
Setelah bekerja dengan banyak printer 3D di masa lalu, Cavuto mengatakan Figure 4 berbeda karena ada sedikit hambatan untuk mencetak dalam hal waktu, biaya, dan kualitas. Dengan printer lain, ia akan mempertanyakan apakah cetakan bernilai baik dari segi waktu dan biaya bahan, sedangkan Figure 4 telah menghilangkan gesekan itu. “Saya mencetak part, dan melihat apakah itu berfungsi. Jika tidak, saya mendesain ulang dan mencetak lagi hanya beberapa jam kemudian, “kata Cavuto. “Saya dapat beralih dengan sangat cepat hanya karena seberapa cepat printer ini.”
Bahan biokompatibel benar-benar tidak menghambat reaksi kimia
Meskipun ada tekanan waktu untuk opsi pengujian cepat, kecepatan bukanlah faktor yang paling penting bagi tim peneliti. Karena aplikasi ini bersentuhan langsung dengan DNA, itu hanya mungkin dengan bahan biokompatibel tertentu.
Tim Imperial College menggunakan Figure 4® MED-AMB 10, bahan kuning transparan yang mampu memenuhi standar ISO 10993-5 & -10 untuk biokompatibilitas (sitotoksisitas, kepekaan dan iritasi) *, dan yang dapat disterilkan melalui autoklaf. Bahan ini digunakan untuk manifold mikrofluida tembus. “Figure 4 MED-AMB 10 telah menunjukkan biokompatibilitas yang mengesankan untuk reaksi PCR kami,” kata Cavuto. “Banyak bahan yang kami coba di masa lalu telah menghambatnya, tetapi Figure 4 MED-AMB 10 menunjukkan interaksi yang rendah dengan kimia reaksi kami.” Ini penting untuk keseluruhan proyek, karena gangguan apa pun oleh bahan-bahan produksi dapat menunda atau mencegah reaksi yang diinginkan terjadi.
Menggunakan beragam portofolio bahan Figure 4
Tidak hanya tim yang menggunakan Figure 4 MED-AMB 10 untuk mencetak komponen mikrofluida untuk Lacewing, tetapi mereka juga menggunakan Figure 4® PRO-BLK-10, bahan yang tahan terhadap kualitas, kaku, tahan panas kelas produksi, untuk penutup perangkat. , dan Figure 4® RUBBER-65A BLK, bahan elastomer yang baru dirilis, untuk gasket melalui perangkat. Salah satu bagian dari Lacewing bahkan dibuat dari Figure 4® FLEX-BLK 20, bahan dengan tampilan dan nuansa polypropylene produksi. Selain elektronik dan beberapa perangkat keras, hampir seluruh perangkat saat ini diproduksi menggunakan sistem Figure 4.
Sepenuhnya dibersihkan dan pasca-proses dalam waktu kurang dari 20 menit
Permukaan yang bersih dan halus sangat penting untuk fungsionalitas akhir kartrid Lacewing. Untuk alasan ini, tim peneliti melepaskan kemampuan bersarang atau menumpuk dari Figure 4 untuk mencetak kartrid dalam lapisan tunggal. Karena proyek ini masih dalam tahap desain, tim belum sepenuhnya memuat Build Plat, tetapi memperkirakan penambahan maksimum sekitar tiga puluh kartrid mikrofluida sekaligus.
Mengingat sensitivitas aplikasi, pasca pemrosesan sangat penting. Setelah dicetak, bagian dicuci dalam bak IPA, di cure, diampelas, dan dicuci lagi untuk memastikan part semuanya bebas dan bersih dari residu atau partikel pengamplas. “Kami ingin menghindari kontaminasi dengan cara apa pun,” kata Cavuto. “Memastikan part-part itu bersih dan disterilkan adalah penting untuk keberhasilan reaksi dan diagnosis yang akurat.”
Secara total, Cavuto memperkirakan bahwa pasca pemrosesan membutuhkan waktu kurang dari dua puluh menit, dan banyak part dapat melalui proses itu sekaligus
Indonesian 
English
Tinggalkan Balasan
Anda harus masuk log untuk mengirim sebuah komentar.