La impresión 3D agiliza la creación de prototipos para dispositivos de diagnóstico de anemia

La impresión 3D permite la microfabricación de productos sanitarios en el punto de atención, con producción en menos de una hora en comparación con 2-3 días MICRO SLA

Problema generalizado

La anemia es fácil de diagnosticar; solo se necesita una simple prueba de sangre. Pero en las áreas rurales de los países en desarrollo, el desafío es llegar al paciente potencial.
Con la ayuda de la impresión 3D de 3D Systems, el Dr. Mei He y la estudiante graduada Kimberly Plevniak de la Kansas State University están desarrollando una solución potencial: un chip de plástico transparente que puede capturar una muestra de sangre y ser leído por un teléfono inteligente para diagnosticar la presencia de anemia.

Más de dos mil millones de personas, aproximadamente el 30 por ciento de la población mundial, son anémicas. La mayoría de los afectados son mujeres embarazadas y niños en edad preescolar.

En una región como Indonesia, donde hay más de cinco millones de mujeres embarazadas y 76 millones de niños distribuidos en 18.307 islas, es difícil viajar a los centros de salud o clínicas para el diagnóstico. La respuesta en estas regiones remotas del mundo podría ser un dispositivo de punto de atención (POC) que no requiere especialistas para el diagnóstico.

“La anemia es una condición muy prevalente en los países en desarrollo, a pesar de que se trata fácilmente con suplementos de hierro o vitaminas y se puede prevenir con una dieta saludable”, dice Plevniak. “A menudo en estos países en desarrollo, las personas tendrán un acceso mucho más fácil a los teléfonos inteligentes de lo que lo harán con los médicos y profesionales médicos capacitados”.

Microfluidos para POC

Según los Institutos Nacionales de Salud (NIH), los dispositivos de punto de atención son parte de un movimiento general que está cambiando la atención médica hacia la prevención y la detección temprana de enfermedades. Esto es especialmente significativo en los países en desarrollo con poblaciones muy aisladas y la falta de opciones modernas de transporte.

Los microfluidos (la capacidad de manipular fluidos en una escala pequeña, típicamente submilimétrica) a menudo son críticos para el desarrollo de POC. Los dispositivos microfluídicos permiten realizar análisis de sangre en un microchip o un pequeño tobogán, lo que los hace menos costosos de fabricar y enviar, y en el caso de los dispositivos basados ​​en teléfonos inteligentes, más fáciles de usar para quienes no tienen formación médica.

El prototipo de dispositivo del Estado de Kansas es un chip de plástico transparente al que el usuario agrega una muestra de sangre. Los resultados de la prueba se producen en menos de 60 segundos para la exploración posterior con un teléfono inteligente

Prototipos más rápidos y económicos
El prototipado de un dispositivo microfluídico POC es generalmente costoso y complejo. Implica una serie de pasos de fabricación que utilizan materiales tales como el polímero de polidimetilsiloxano (PDMS) y el vidrio. El proceso requiere una instalación especial, equipo costoso e intervenciones manuales múltiples. Los costos suelen ser de varios cientos de dólares y el proceso toma uno o dos días.

“Para la mayoría de los dispositivos POC, se necesita microfabricación con técnicas e infraestructura especializadas en un entorno de laboratorio científico”, dice el Dr. He.

Pero la impresión 3D está cambiando ese escenario. La creación de prototipos de un dispositivo microfluídico se puede realizar en una impresora 3D de gama baja con el material fácilmente disponible en cuestión de una hora por parte de un operador con capacitación básica.

“Está buscando aproximadamente uno o dos días para producir un molde y chips PDMS en alrededor de una hora para crear un prototipo con impresión 3D”, dice el Dr. He. “La impresora 3D no requiere mucha capacitación para operar. Si observas todas las cualidades de la impresión en 3D, un proceso rápido y sencillo, fácil de usar, es perfecto para este tipo de creación de prototipos “.

Seleccionar la impresora correcta

Plevniak y Dr. He trabajó con D3 Technologies, un integrador de sistemas de diseño e ingeniería y socio de 3D Systems con sede en Springfield, Missouri, para seleccionar la mejor impresora 3D, material y configuración de impresión para sus necesidades.

“Recibimos mucho apoyo de D3 antes de tomar la decisión de comprar 3D Systems ProJet® 1200”, dice Plevniak. “Pudimos hacer muchas preguntas antes de ordenar y D3 nos trajo una muestra del material transparente para que pudiéramos verlo y probarlo. D3 también estableció un recorrido por el sitio de un cliente para que pudiéramos ver el ProJet 1200 en acción “.

El 3D Systems ProJet 1200 es la combinación perfecta para la creación de prototipos de dispositivos microfluídicos. Está diseñado para piezas pequeñas, precisas, ricas en detalles y patrones de fundición. La máquina tiene una huella pequeña y es económica, segura para operar en cualquier lugar y fácil de usar.

Con un volumen de impresión de 43 x 27 x 150 mm (1,69 x 1,06 x 5,9 pulgadas), el sistema de micro estereolitografía ProJet 1200 (SLA) imprime capas de 30 micras a una resolución de 585 ppp, lo que da como resultado detalles finos que son fieles a la Modelo CAD.

Prototipos sin preocupaciones

“Seleccionamos el ProJet 1200 para este proyecto debido a su resolución de alta calidad, opciones de materiales y precios razonables”, dice Plevniak. “Tener detalles finos es importante al imprimir canales microfluídicos muy pequeños. ProJet 1200 puede imprimir VisiJet® FTX Cl material auditivo, un plástico curable por UV que proporciona la transparencia óptica que necesitamos en los canales microfluídicos de nuestro dispositivo. “La comodidad, la limpieza y la confiabilidad también son atributos importantes de la impresora 3D para Plevniak.” Me gusta la forma en que los cartuchos de materiales se cargan la impresora “, dice ella. “Hace la producción mucho más fácil y menos complicada. Otras impresoras 3D usan bombas en lugar de cartuchos; esos se ponen demasiado desordenados y se descomponen fácilmente. El ProJet 1200 nos permite concentrarnos en la producción de nuestros chips sin tener que preocuparnos por la rotura o limpieza de la impresora después de cada impresión “. Amplio Implications WorldwidEl prototipo POC se prueba actualmente con muestras de sangre del Depósito de Bioespecímenes del Centro Médico de la Universidad de Kansas. Los resultados de la prueba se utilizarán para optimizar aún más el dispositivo para diagnosticar diferentes niveles de anemia en la sangre. Se ha presentado una divulgación de la invención a la Kansas State University Research Foundation, una corporación sin fines de lucro responsable de gestionar las actividades de transferencia de tecnología. Él y Plevniak están trabajando con un colega de Kansas State para desarrollar una aplicación complementaria para el chip POC de la anemia que podría gestionar los datos de la muestra de sangre y enviar los resultados a los profesionales médicos. Él piensa que el enfoque de detección de anemia del estado de Kansas podría tener amplias implicaciones en todo el mundo. “Este dispositivo ofrece una estrategia de diagnóstico adaptativo que es verdaderamente transferible a los países de bajos ingresos para mejorar la calidad de la atención médica”.






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