Projects:Impression 3D

From Hackuarium
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Impression 3D sous projets

molecules 3D

Résumé

Depuis 1971 la base de donnée “Protein Data Bank” a été établie au laboratoire national de Brookhaven. Cette base de donnée a été mise en ligne en l’an 2000. Elle contient actuellement 102550 Structures de protéines en 3D. Dans ce projet nous souhaitons imprimer certains modèles de structure dans un but éducatif, pour permettre, à toute personne intéressée par la biologie moléculaire, de comprendre le rôle de ces structures et de pouvoir les imaginer évoluer dans leur environnement moléculaire. Les pièces seront exposées au musée de la main à Lausanne ainsi que lors des Design Days à Renens et de la conférence NipConf à l’EPFL. Dans un deuxième temps, nous sommes motivé à utiliser ces structures, dans un projet design ou nous allons les détourner de leur fonction première pour en faire des œuvres d’art, à part entière, avec de l’électronique (LED), des matériaux diverses (en fonction des imprimantes 3D accessibles) et de la peinture.

Acteurs

Imprimantes 3D recensées dans la région

liste des modèles

  • PROSTAGLANDIN H2 SYNTHASE-1 COMPLEX WITH FLURBIPROFEN (aka COX1 with inhibitor) (ref PDB: 1CQE)

The X-ray crystal structure of the membrane protein prostaglandin H2 synthase-1. Picot, D., Loll, P.J., Garavito, R.M. Journal: (1994) Nature 367: 243-249 PubMed: 8121489 DOI: 10.1038/367243a0

  • Structural basis for the transition from initiation to elongation transcription in T7 RNA polymerase (ref PDB: 1MSW)

Yin, Y.W., Steitz, T.A. Journal: (2002) Science 298: 1387-1395 PubMed: 12242451 DOI: 10.1126/science.1077464

  • Autres structures:

Nous avons pour le moment imprimé une molécule de THC, une buckyball C60, une partie d’enveloppe du virus de l’hépatite avec Guy, ainsi qu’un hétérotétramer BMAL:CLOCK avec la plateforme de STI à l’EPFL.

Phage

Lors de la séance à Hackuarium du 19 novembre aussi féconde que sympathique nous avons fait jaillir quelques idées autour d'un magnétophone et de prototypes réalisés par Guy sur son imprimante à filament chaud, et par moi en découpe laser d'acrylique de 3mm.

Il était important d'avoir en main le modèle (http://www.thingiverse.com/thing:16496) que Guy avait pris le temps d'imprimer ! C'est ce modèle en main qui nous a aidé à imaginer des fonctions utiles à développer pour que les pattes puissent avoir un mouvement et qu'une injection du matériel génétique dans la bactérie puisse être simulée par un moyen quelconque... Jonathan nous a montré une vidéo montrant le mécanisme d'action d'un Bactériophage, il aurait aussi pu montrer celle-ci : https://www.youtube.com/watch?v=uFXuxGuT7H8 J'avais amené une maquette "artistique" de ce que l'on pouvait faire avec FlatFab (http://flatfab.com/) mais cela ne nous a pas beaucoup aidé lors de cette séance, il faudra parfaire la maquette pour donner à la capside une forme d'icosahedron et la remplir de petits serpentins simulant les pétards d'ADN ou d'ARN qui vont faire exploser la bactérie... Faire un prototype simple, ludique, pédagogique avec une certaine ambition technique, tel est le but. Que ce résultat puisse être repris par tout type de plateforme disposant d'une imprimante 3D pour être reproduit ou amélioré serait idéal. Que tout cela puisse être mené à bien sans que la plateforme perde d'argent sera certainement facile à obtenir, car nous voulons rester dans la simplicité et n'aurons pas à engager de gros frais sur les composants.

Que cela puisse rapporter de l'argent à la plateforme Hackuarium est selon moi, une sale idée qui mériterait bien d’être minée par un méchant bactériophage ! [Tu pourras Jonathan censurer cela si tu l'injectes dans le Hackpad, mais tu peux le laisser aussi !]

Encore une fois ce projet est un merveilleux projet de FabLab pour y conjuguer du savoir-faire non seulement en biologie, mais aussi en électronique, en mécanique, en robotique avec de l'impression 3d. L'espace technique du Techshop qui se dessine dans Hackuarium conçu comme un atelier à part, comme l'espace du faire, risque bien de devenir l'espace d'un faire-faire plutôt qu'un véritable FabLab... ce serait bien dommage...

Nous nous acheminons dans la conception-confection d'un modèle de phage qui aurait quelques "fonctions" intéressantes tout en restant simple et facilement réalisable par quiconque. Nous pensons à l'imprimer en 3d, nous aimerions qu'en présence d'une structure qui représenterait la membrane une bactérie, il se mette à avoir un mouvement qui suggérerait l'injection de sa camelote génétique dans celle-ci... Nous pensons en ce moment à utiliser des matériaux conducteurs à mémoire de forme, un bon positionnement sur la membrane l'alimenterait en courant électrique qui produirait un mouvement par échauffement et qui déclencherait la simulation de l'injection (déplacement de la lumière de leds par exemple), la suite fatale pour la bactérie pourrait même être évoquée...

C'est en tentant de réaliser ensemble ces idées dans l'atelier, que l'on pourra faire le tri et en avoir d'autres, bien meilleures encore...

Collaboration avec HEIG

Acteurs

  • Audrey Mauron
  • Sylvain Hugon
  • Luc Henry
  • Yann Heurtaux
  • Jonathan Sobel
  • Richard Timsit
  • Guy Mayor

Description du projet

L’impression 3D permet d’imprimer des polymères et des métaux aux formes complexes et dont la précision de mise en forme avoisine les 5 microns de tolérance pour les systèmes les plus précis. Cet outil technologique n’est pas encore destiné à la biologie mais l’idée qu’il pourrait en faire partie vous inspire-t-elle ? Le projet proposé a comme objectif de développer une imprimante orienté dans ce secteur. Quels sont les enjeux soulevés pour cette application ou d’autre nécessitant l’impression de matériaux sortant des standards ? Cette imprimante pourrait être capable par exemple d’imprimer des organismes vivants, ou des substrats nécessaires à leur développement ou encore la fabrication d’objet pouvant être stérilisable. La fonction de cette imprimante est encore à définir clairement ainsi que les ressources nécessaires à sa réalisation. Objectif : imaginer quel type d’imprimante pourrait être réalisable. Le / les dispositifs mécaniques de cette imprimante feront l’objet de travaux de bachelor dans le cadre de l’Heig-vd dont le mien sera le point de départ. Cette partie du développement sera dirigé par Mr Hugon Sylvain et les étudiants de l’Heig-vd ; quant aux autres secteurs que touchera ce projet, ils seront à promouvoir par des personnes désireuses de s’investir.

La vocation de ces travaux de bachelor est de mettre à disposition de la communauté une ressource d’étudiant souhaitant s’investir dans un projet commun. Si d’autres besoins sont à exprimer et ne l’ont pas été dans cette présentation, je vous invite à venir mercredi 15 octobre prochain à 19h.

Nous avons donc répondu à l'invitation le mercredi 15 octobre pour un échange fructueux entre Audrey, Sylvain, Anne-Laure, Guy, Jonathan et quelques autres. Jonathan a d'abord rappelé l'existence et l'état d'avancement du projet "Impression 3D de protéines et autres molécules" en invitant Audrey et Sylvain à lire le Pad sur ce sujet . Nous avons fait un bref tour de quelques sujets - déjà nombreux - qui pourraient faire l'objet d'un "travail" pour Audrey dans la mesure où ils concernent de prés ou de loin l'impression 3d, sans nous aventurer et pour cause, dans l'impression 3d de tissus biologiques. - La découpe numérique de papier, de vinyle ou... de verre, peut rendre de grands services dans la technologie microfluidique (perche tendue par Guy). - La microscopie lowcost rendue possible par des assemblages de lentilles autour d'un smartphone est très utile (perche tendue par Jonathan) cf Marc Dusseiller Hackteria. - Les impressions 3D de protéines réclameront des adaptations de nos repraps - nouvelles dimensions ou nouvelles méthodes d'extrusion... (perche tendue par Richard) cf projets en cours. - Sylvain a esquissé un projet d'impression 3d de biomatériaux afin de réaliser des prothèses précises, stériles et durables à implanter chirurgicalement. L'ambition et la complexité d'un tel projet le rendent difficiles à réaliser en 2 mois par Audrey... Mais ce serait un projet pour Sylvain ;-) - Un dernier sujet a été évoqué mercredi: il s'agit d'une machine programmable de pipetage du type Robot pour réaction PCR , ou encore "spotting" de bactéries ou cellules (cell spotting) sur microfluidics, boites de pétri ou plaque a multi-puits (i.e. 96 well plate), qui pourrait être utile dans le cadre de plusieurs projets en cours à hackuarium, avec notamment le projet AGATA . Voici un autre exemple de robot de pipetage.

Une question importante a été posée par Audrey: Si nous pouvions avoir la machine de nos rêves, quel serai ses possibilités, ses fonctions et comment pourrions nous utiliser pleinement son potentiel ? Nous avons abordé différentes pistes , en discutant de la taille maximale d'impression (3m*3m*3m ?!), les matériaux (biologique, chimique, plastic, métal, verre,...), la possibilité de couper ou fraiser la matière, ainsi que l'objectif low-cost. Un point important soulevé par Sylvain serait la "fonctionnalité multiple" avec par exemple des modules interchangeable en fonction de l'utilisation de la machine. 

Avec un peu de chance elle fera aussi le café, la bière et les pizzas ! : -) 

Peut-être une source d'inspiration ? https://www.kickstarter.com/projects/932664050/opentrons-open-source-rapid-prototyping-for-biolog

J'ai tenté de donner les grandes lignes de ce qu'était le prototypage dans ces espaces ouverts et en réseau que sont les FabLabs. Je n'ai pas eu le temps de développer, je le fais ici:

  • Les projets qui naissent dans ces espaces dépendent des membres qui les composent. Ils ont en général une certaine ambition sur le plan technique ou scientifique ce qui fait qu'il faut un consensus entre plusieurs membres de culture différente pour qu'ils prennent forme. Leur réalisation peut se faire avec des étudiants qui font un travail de diplôme - le projet Pleco au FabLab de Neuchâtel - http://fablab-neuch.ch/projects/pleco/ peut en être un exemple réussi, mais cette "insertion" ne va pas de soi ! Les membres d'un FabLab s'investissent librement dans les projets selon leur désir, leurs compétences et leur temps disponible. Ils le font pour faire vivre une association dont ils partagent la finalité et qu'ils contribuent ainsi à édifier. Un(e) étudiant(e) obligé(e) de fréquenter une telle plateforme pour réussir un diplôme peut ne pas partager la démarche ou ne pas comprendre que tous les membres ne veuillent pas se plier à ses contraintes de temps...
  • L'esprit collaboratif et non compétitif dans lequel ces projets se réalisent ne ressemble en rien à ce que l'on trouve dans l'industrie ou dans les institutions, l'efficacité et la rigueur n'en est pas pour autant absente, mais elle n'est pas académique, elle est d'une toute autre nature... Les logiciels utilisés sont presque toujours des logiciels libres et les composants en open hardware sont privilégiés afin de pouvoir engendrer un réel partage des connaissances...
  • Enfin ces espaces ne sont pas marchands, la plupart des membres sont bénévoles et cherchent à fabriquer tout, tout autrement !

Microfluidique

Perspectives long terme

  • Sculptures grande taille (voir contact avec Anne-Laure)
  • Sculptures avec LED
  • Sculptures en couleurs
  • Bijoux (impression 3D métal, Argent, Or)
  • Sculptures bioluminescente
  • Microfluidics
  • Objets Design (cendriers, lampe, chandelier, …)
  • Support lentilles microscopie avec smartphone
  • Support matériel labo (Moule pour microfludics, ...)
  • Autres….?
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