3D打印的世衛(wèi)組織生物測定試劑盒零件可幫助對抗瘧疾

來源： 中國3D打印網(wǎng)  

據(jù)了解，根據(jù)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）的報告，瘧疾是一種由寄生蟲引起的蚊蟲性疾病。盡管在美國每年大約診斷不到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。消滅瘧疾計劃通常著重于消除蚊子用來繁殖的小水坑，或使用殺蟲劑殺死蚊子或幼蟲。但問題是，在某些情況下，蚊子種群可能對某些農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性。

WHO殺蟲劑藥敏試驗（生物測定法）是用于評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�！笆佬l(wèi)組織生物測定試劑盒由組裝成一個單元的幾個丙烯酸樹脂片組成。試劑盒的零件通常會破裂，從而降低了昆蟲進行抗性譜分析的能力。由于目前只有單個供應(yīng)商提供測試套件，因此很難及時采購替換零件。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測定試劑盒所有部件的3D可打印版本�！痹搱F隊表示。

“使用廣泛可得的聚乳酸（PLA）細絲作為印刷材料，我們能夠設(shè)計和打印出世衛(wèi)組織生物測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)果無顯著差異。此外，我們沒有觀察到由于常用清潔溶液的延長暴露時間而導(dǎo)致的PLA降解。”WHO的生物測定測試由兩個管子之一中的蚊子組成-一個管子內(nèi)襯未經(jīng)處理的紙，而另一個管子內(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小時。暴露后24小時，殺蟲劑管中蟲子的死亡率百分比用于測量殺蟲劑的敏感性。

圖1. WHO生物測定試劑盒和等效的3D打印部件。剖面圖顯示了滑動單元的3D打印版本的組裝。

上圖所示的一個套件包含兩個試管，兩個篩孔，兩個螺帽，四個彈簧夾，一個滑座和一個滑座。這些組件中的某些組件會隨著時間的流逝而損壞，丟失或磨損，這可能導(dǎo)致“昆蟲進行生物分析的能力降低”，并且由于成本高昂且運輸時間長，而且更換這些組件在經(jīng)濟上也不可行。該團隊寫道：“我們的設(shè)計可用于在任何配備3D打印機的設(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越普及。在這里，我們展示了世衛(wèi)組織生物測定試劑盒的3D可打印替換零件，無需工具或膠水即可打印；以及與世衛(wèi)組織現(xiàn)有生物測定部分的接口�！�

圖2. WHO生物測定成分照片和相應(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。

該小組使用SketchUp和OpenSCAD為組件創(chuàng)建了3D模型文件，盡管某些部分無法直接復(fù)制；現(xiàn)有設(shè)計對此做了些微修改，以便可以成功進行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間�；瑒訂卧�的內(nèi)部有門滑動的部分，團隊不得不對其進行調(diào)整以使其可進行3D打印。

圖3.生物測定結(jié)果，比較了世衛(wèi)組織生物測定試劑盒和3D打印的Mbita，Kilifi試劑盒的死亡率及其組合結(jié)果。使用t檢驗比較每個檢驗的均值。

該小組使用標(biāo)準(zhǔn)的4％WHO診斷劑量的DDT殺蟲劑對肯尼亞的兩種Mbita和Kilifi雌性蚊子實驗室菌株進行藥敏試驗。在保存24小時后，他們記錄了死亡率百分比，并發(fā)現(xiàn)WHO生物測定試劑盒和3D打印的試劑盒之間“無顯著差異”。他們還將某些部分（例如網(wǎng)篩和螺帽）暴露于實際生物測定規(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�！霸诒┞队�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強度，張力，表面顏色或尺寸降低的跡象。

點評：3D打印部件的最佳用例是作為原始WHO組織生物測定試劑盒中缺失或損壞部件的替換庫。這些替代組件可與其他3D打印用途（例如膜進紙器輔助工具，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。