Dois alunos da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas projetaram um sistema impresso em 3D para mapeamento óptico, uma ferramenta líder em eletrofisiologia cardíaca usada para estudar mecanismos de arritmia. O sistema pode ser implementado por uma fração do custo do equipamento disponível comercialmente.

Sofian Obaid, B.S. '18, um Ph.D. no primeiro ano aluna, e Brianna Cathey, um graduando sênior em engenharia biomédica, publicou recentemente um artigo sobre seu sistema impresso em 3D e o software de análise de dados que o acompanha em Relatórios Científicos . Seus projetos podem ser baixados e modificados por pesquisadores que desejam replicar todo o sistema ou apenas partes dele, reduzindo as barreiras financeiras e de viabilidade de protocolo para laboratórios de eletrofisiologia cardíaca e a comunidade de pesquisa em geral.

Trabalhando com Igor Efimov, cadeira de engenharia biomédica e Alisann e Terry Collins Professor de Engenharia Biomédica, O Sr. Obaid e a Sra. Cathey foram inicialmente encarregados pelo cientista de pós-doutorado Sharon George, com impressão 3D de uma única parte para um experimento. O Dr. Efimov gostou da ideia e os desafiou a projetar um sistema de mapeamento óptico completo que aumentaria a flexibilidade do protocolo de pesquisa e reduziria as barreiras financeiras para a pesquisa.

A capacidade de impressão 3D democratizou a criatividade da engenharia em muitos campos, mas é especialmente impactante na engenharia biomédica, onde soluções sofisticadas de engenharia são necessárias para ajudar pacientes individuais, Dr. Efimov disse.

"Brianna e Sofian demonstraram por meio de seu crescimento profissional como alunos de graduação do BME um caminho para os futuros alunos como ser ambiciosos e desafiar os métodos existentes em nosso campo, "disse ele." Trabalhando com o Dr. Sharon George e outros colaboradores, eles criaram uma estrutura para sistemas de imagem impressos em 3D de código aberto, um estudo experimental de cada vez. Isso permitirá que, em um futuro próximo, qualquer biólogo sem formação em engenharia projete seus métodos experimentais adaptados a um fenômeno biológico sob investigação. "

Por exemplo, um componente do sistema tradicional é uma caixa projetada para conter um pequeno espelho em um ângulo de 45 graus. Se um pesquisador precisasse substituir aquela caixa de cerca de sete centímetros, isso custaria milhares de dólares. Em vez de, um design de uma peça com a mesma função está disponível para download e pode ser impresso em 3D por cerca de US $ 40.

"Com pequenas coisas simples como essa, você pensaria que não seria um problema encontrar uma solução barata, mas nossos experimentos exigem condições específicas para que a luz seja coletada de maneira adequada e percorra o caminho certo para adquirir os melhores dados, "A Sra. Cathey disse." As peças mecânicas realmente devem atender a uma série de requisitos e ser adaptáveis ​​a lentes especiais de alto custo. "

Os usuários agora podem fazer download de partes específicas de um sistema de mapeamento que desejam replicar ou de todo o sistema, que oferece suporte a equipamentos ópticos especializados, incluindo câmeras, lentes e espelhos. Os pesquisadores podem economizar cerca de US $ 21, 000 por impressão 3D de um novo sistema em vez de comprar um atualmente no mercado.

Além de custos mais altos, os sistemas adquiridos comercialmente também são normalmente adaptados a um tamanho específico de lente e preparação de tecido. Contudo, o sistema impresso em 3D oferece aos usuários a capacidade de alterar esses elementos. Essa mudança também ajudará os pesquisadores a economizar dinheiro que eles podem canalizar para diferentes aspectos de seu trabalho.

A Sra. Cathey e o Sr. Obaid trabalharam no projeto por cerca de um ano e meio antes de enviar seu artigo para publicação. O sistema tem mais de 55 partes distintas e criá-lo foi um desafio porque os pesquisadores tiveram que pensar vários passos à frente, considerando como cada decisão de design impactaria a função geral do sistema.

Sr. Obaid, que trabalhou neste projeto como estudante de graduação, disse que fazer pesquisas o levou a continuar estudando engenharia biomédica como estudante de doutorado. O Sr. Obaid atualmente trabalha com Luyao Lu em seu laboratório de eletrônica biointegrada avançada.

"A melhor parte da minha experiência foi aprender a mim mesmo novas habilidades e aplicá-las para melhorar um importante método de pesquisa, " ele disse.

Sra. Cathey, que planeja frequentar a faculdade de medicina depois de um ano sabático, disse que fazer pesquisas deu a ela uma compreensão mais abrangente dos princípios de engenharia que estava estudando. Ela conversou com o Dr. Efimov sobre como se envolver em seu laboratório como estudante do primeiro ano e assumiu mais responsabilidades com o tempo.

"Este projeto foi uma boa experiência de aprendizado para ver que tipo de compromisso é necessário para fazer uma contribuição significativa para o campo, " ela disse.

A Sra. Cathey espera fazer estudos de engenharia aplicada clinicamente no futuro. Ela é cofundadora da George Hacks e recentemente apresentada na reunião anual da American Association for the Advancement of Science sobre a promoção da mudança social por meio da inovação.