Impresión 3D por sistema de bloques tipo Lego para la investigación, la ciencia y la educación

Redacción
Jueves, 02 Febrero 2017
Impresión 3D por sistema de bloques tipo Lego para la investigación, la ciencia y la educación

Un equipo de investigadores y estudiantes de la Universidad de California, Riverside ha creado un sistema como el de los bloques de Lego que permite a los usuarios crear a medida instrumentos de investigación química y biológica de forma rápida, fácil y asequible.

El sistema de bloques impresos en 3D puede ser utilizado en laboratorios universitarios, escuelas, hospitales, y en cualquier lugar donde haya una necesidad de crear herramientas científicas.

Los bloques, que se llaman "Multifluidic Evolutionary Components" (MECs), debido a su flexibilidad y adaptabilidad, se describen en la revista PLoS ONE . Cada bloque del sistema realiza una tarea básica que se encuentra en un instrumento de laboratorio, como el bombeo de fluidos, haciendo mediciones o en interfaz con un usuario. Dado que los bloques están diseñados para trabajar juntos, los usuarios pueden construir aparatos - como biorreactores para la fabricación de combustibles alternativos o herramientas de valoración ácido-base para las clases de química en la escuela - con rapidez y eficacia.

Los bloques impresos en 3D son especialmente adecuados para entornos con recursos limitados, donde una biblioteca de bloques se podría utilizar para crear una variedad de diferentes herramientas de investigación y diagnóstico.

El proyecto está dirigido por Douglas Hill, un estudiante de postgrado que trabaja con William Grover, profesor asistente de bioingeniería en la Facultad de Ingeniería de la UCR. Antes de unirse al programa de  doctorado de Bioingeniería del centro universitario, Hill trabajó durante 20 años en el campo del diseño de la electrónica, donde se utilizan componentes electrónicos que fueron diseñados para trabajar unos con otros. Se sorprendió al ver que no había un conjunto similar de componentes en las ciencias de la vida.

"Cuando Doug llegó a la UC Riverside, se quedó un poco sorprendido al descubrir que los bioingenieros construían nuevos instrumentos desde cero", declaró el profesor Grover. "Está acostumbrado a poner juntos un par de resistencias y condensadores y a hacer un nuevo circuito en tan sólo unos minutos. Pero la construcción de nuevas herramientas para la investigación en ciencias biológicas puede llevar meses o incluso años. Doug se propuso cambiar eso."

Ayudados por el programa de Investigaciones Biológicas de la Fundación Nacional de Ciencias, Hill y Grover comenzaron a desarrollar sus bloques de construcción impresos en 3D. Recuerrieron a  la ayuda de los estudiantes de la UC Riverside, que han diseñado nuevos bloques e instrumentos construidos a partir de los mismos.

Hasta el momento, más de 50 estudiantes de todo el campus de la UCR han participado en la creación de un amplio sistema de más de 200 bloques de MEC y en un sistema de esquemas que guían el montaje de los bloques para la elaboración de instrumentos terminados.

Grover ha dicho que además de su funcionalidad y accesibilidad, el sistema MEC ofrece a los estudiantes una experiencia de aprendizaje única a medida que trabajan juntos para crear instrumentos de una sola pieza a la vez.

"Este es un proyecto verdaderamente interdisciplinario. Hemos tenido estudiantes de informática escribiendo el código que se ejecuta en los bloques; a los de las células de cultivo de la Bioingeniería utilizando instrumentos construidos a partir de los bloques, e incluso los estudiantes de diseño gráfico haciendo la interfaz gráfica para el software que controla los bloques", añadió el profesor Grover.

"Una vez que los estudiantes han creado estos instrumentos, ellos también entienden cómo funcionan, pueden 'hackear' para hacerlos mejor y pueden separarlos para crear algo más."

Grover y Hill están ahora planeando poner a prueba el sistema de MEC en dos distritos escolares de California, donde se ha apoyado la introducción de 'Next Generation Science Standards, una iniciativa multi-estatal para fortalecer la educación científica en las escuelas K-12.

"Los Estándares de Ciencias de la Próxima Generación requerirán que los profesores de Ciencias ofrezcan a sus estudiantes experiencias de ingeniería, pero a veces es difícil para los profesores llevarlas a cabo, especialmente en las clases de biología y química, en las que podrían no tener las herramientas que necesitan. Mediante el uso de nuestros bloques, los estudiantes pueden recibir una experiencia de ingeniería mediante el diseño, la construcción, y el perfeccionamiento de sus instrumentos, y también una experiencia de la ciencia, ya que utilizan sus instrumentos para aprender sobre la biología y la química ", afirmó el profesor Grover.

Y añadió: ""A medida que las impresoras 3D se popularicen, esperamos que sean utilizados por las escuelas y organizaciones sin fines de lucro que trabajan en comunidades marginadas, por lo que en última instancia nos gustaría que la gente sea capaz de utilizar esas impresoras para crear sus propios bloques MEC destinados a  la investigación y a hacer las herramientas educativas que necesiten".

 

Aplicación: Tecnología