Un sistema de impresión 3D adaptativo, el primero de su tipo, desarrollado por investigadores de Twin Cities de la Universidad de Minnesota puede identificar las posiciones de organismos distribuidos aleatoriamente y moverlos de forma segura a lugares específicos para su ensamblaje. Esta tecnología autónoma ahorrará tiempo y dinero a los investigadores en bioimagen, cibernética, criopreservación y dispositivos que integran organismos vivos.
La investigación se publica en Ciencia avanzadauna revista científica revisada por pares. Los investigadores tienen una patente pendiente sobre la tecnología.
El sistema puede rastrear, recolectar y ubicar con precisión insectos y otros organismos, ya sea que estén estacionarios, en gotas o en movimiento. El método de recoger y colocar, guiado por datos visuales y espaciales en tiempo actual, se adapta y puede garantizar la ubicación precisa de los organismos.
“La impresora en sí misma puede actuar como lo haría un humano: la impresora actúa como manos, el sistema de visión synthetic como ojos y la computadora como cerebro”, dijo Guebum Han, ex investigador postdoctoral en ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota y primer autor del artículo. el papel. “La impresora puede adaptarse en tiempo actual a organismos en movimiento o quietos y ensamblarlos en una determinada matriz o patrón”.
Por lo basic, este proceso se realiza manualmente y requiere una capacitación exhaustiva, lo que puede generar inconsistencias en las aplicaciones basadas en organismos. Con este nuevo tipo de sistema, la cantidad de tiempo para los investigadores disminuye y permite obtener resultados más consistentes.
Esta tecnología podría aumentar la cantidad de organismos procesados para la criopreservación, separar organismos vivos de los fallecidos, colocar organismos en superficies curvas e integrar organismos con materiales y dispositivos en formas personalizables. También podría sentar las bases para la creación de disposiciones complejas de organismos, como jerarquías de superorganismos, estructuras organizadas que se encuentran en colonias de insectos como hormigas y abejas. Además, la investigación podría conducir a avances en la biofabricación autónoma al permitir evaluar y ensamblar organismos.
Por ejemplo, este sistema se utilizó para mejorar los métodos de criopreservación de embriones de pez cebra, que antes se realizaba mediante manipulación guide. Con esta nueva tecnología, los investigadores pudieron demostrar que el proceso podría completarse 12 veces más rápido en comparación con el proceso guide. Otro ejemplo muestra cómo su estrategia adaptativa rastreó, recogió y colocó escarabajos que se movían aleatoriamente y los integró con dispositivos funcionales.
En el futuro, los investigadores esperan seguir avanzando en esta tecnología y combinarla con la robótica para hacerla portátil para la investigación de campo. Esto podría permitir a los investigadores recolectar organismos o muestras en áreas que normalmente serían inaccesibles.
Además de Han, el equipo del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Minnesota incluyó a los asistentes de investigación graduados Kieran Smith y Daniel Wai Hou Ng, el profesor asistente JiYong Lee, el profesor John Bischof, el profesor Michael McAlpine y los ex investigadores postdoctorales Kanav Khosla y Xia Ouyang. Además, el trabajo se realizó en colaboración con el Centro de Investigación en Ingeniería (ERC) de Tecnologías Avanzadas para la Preservación de Sistemas Biológicos (ATP-Bio).
Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud y Medicina Regenerativa de Minnesota.
