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(bào)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(jì)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(yàn)（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,。“世衛(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(jìn)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(tuán)隊(duì)表示。

“使用廣泛可得的聚乳酸（PLA）細(xì)絲作為印刷材料,，我們能夠設(shè)計(jì)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(jìn)行生物分析的能力降低”，并且由于成本高昂且運(yùn)輸時間長,，而且更換這些組件在經(jīng)濟(jì)上也不可行,。該團(tuán)隊(duì)寫道：“我們的設(shè)計(jì)可用于在任何配備3D打印機(jī)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�,�,；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(diǎn),。

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(jì)對此做了些微修改,，以便可以成功進(jìn)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(jìn)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,。滑動單元的內(nèi)部有門滑動的部分,，團(tuán)隊(duì)不得不對其進(jìn)行調(diào)整以使其可進(jìn)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(yàn)比較每個檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室菌株進(jìn)行藥敏試驗(yàn)。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(shí)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,。“在暴露于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(qiáng)度,，張力,，表面顏色或尺寸降低的跡象。

點(diǎn)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(jìn)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。