Bart Taylor hatte eine schreckliche Zeit mit seiner High-School-Rattensektion. Seine Haut war gereizt von Formalin-Konservierungsmittel, das durch eine Träne in seinem Handschuh getreten war, seine Augen tränten und sein Geruchssinn war für eine Woche ruiniert. Er fuhr fort, den Anatomietest nicht zu bestehen. Er ärgerte sich, dass eine Ratte für seine Ausbildung gestorben war und dass er nicht wirklich viel aus dieser Erfahrung gelernt hatte.
Etwas mehr als ein Jahrzehnt später, nachdem Taylor seine Abneigung gegen Zwölffingerdärme überwunden hatte, zerlegte er Ratten professionell als Autopsietechniker für ein medizinisches Forschungsinstitut, als er seinen eigenen PrintrBot 3D-Drucker kaufte. Lange fasziniert von den Möglichkeiten der Heimfertigung, hatte er gerade die Montage des neuen Riggs in seinem Haus in Silver Spring, Maryland, abgeschlossen. Aber er war ratlos. Was würde er eigentlich damit machen?
Er fühlte sich leichtsinnig und druckte seiner kleinen Tochter einen Spielzeughammer. Das würde es eindeutig nicht in die Kategorie „vorteilhaft“ bringen. Taylor wandte sich an seine Frau, Tara Whittle, eine Wildtierbiologin, um Ideen zu sammeln. Sie schlug vor, ein naturgetreues Modell eines Tieres zu drucken.
Es hat geklickt. Ratten, Frösche, Fötusschweine und andere Kleintiere sind der Standard für grundlegende biologische Präparationen - aber es gibt keine physische, praktische Alternative zu einer konservierten Probe. Computerprogramme können nur so weit gehen, um eine gute Darstellung zu geben. Vorbei wäre der Geruch, die Chemikalien, die toten Tiere.
"Wir können ein Tier drucken und die Schichten so strukturieren, dass sie sich wie echtes Gewebe anfühlen, und ein Modell herstellen, das eine Person zerlegen kann, ohne jemals Handschuhe tragen, scharfe Werkzeuge verwenden oder ein Tier töten zu müssen", sagt Taylor.
Tara Whittle, Bart Taylor und ihre Tochter am Arbeitsplatz. (NecropSynth) Letzten Monat gründete das Ehepaar ein Startup namens NecropSynth, um die Idee umzusetzen. Sie sind der Ansicht, dass sie eine bessere Zugänglichkeit hochwertiger wissenschaftlicher Ausbildung gewährleisten, die Gefährdung der Schüler durch schädliche Chemikalien verringern und möglicherweise die Verwendung von Materialien, die ihrer Meinung nach ethisch bedenklich sind, in wissenschaftlichen Labors unterbinden können.
Und billiger als ein Eimer Ratten. Da 3D-Drucker und Kunststoffilamente allgegenwärtiger und erschwinglicher werden, ist Taylor der Ansicht, dass es weitaus wirtschaftlicher wäre, recycelbare Modelle zu verwenden. Er schätzt, dass jede gedruckte Ratte nur 2 bis 3 US-Dollar kosten könnte, verglichen mit 8 bis 12 US-Dollar pro Ratte von einem biologischen Zulieferunternehmen. Die National Anti-Vivisection Society berichtet, dass 84 Prozent der Biologielehrer in den USA im Klassenzimmer eine Präparation durchführen, was etwa 6 bis 12 Millionen Exemplaren entspricht. Taylor und Whittle nennen ihren Prototyp den SynthDawley, eine Anspielung auf die Sprague Dawley-Ratte, die allgegenwärtige rotäugige Albino-Ratte, die in einer Vielzahl von biomedizinischen Studien verwendet wird.
Zu seinem aktuellen Drucker-Array gehören der ursprüngliche Einzelstrang-PrintrBot - der Hersteller des Geräts hat sich zum Ziel gesetzt, in jeder Schule in den USA mindestens einen 3D-Drucker zu schaffen - sowie ein fortschrittlicherer Drucker, mit dem Objekte aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt werden können Materialien zur gleichen Zeit. Dies ermöglicht die Herstellung einer komplizierten Anatomie, so dass während einer Dissektion beispielsweise „Knochen“ aus einem härteren Material als der umgebende „Muskel“ hergestellt werden können.
Taylor und Whittle drucken das Gefäßsystem der Ratte. (NecropSynth) Taylor und Whittle möchten das Gefäß-, Nerven- und Magen-Darm-System als hohle Leitungen drucken, die Pädagogen mit einem farbigen Gel injizieren könnten, um diese Strukturen hervorzuheben. Ratten, die auf diese Weise von Lieferanten hergestellt wurden, können bis zu 25 USD pro einzelnes Exemplar kosten.
„Wir sind der Meinung, dass durch die Reduzierung der Kosten die Bildung viel offener wird. Dies kann helfen, die Lücke zu schließen, die die sozioökonomische Klasse zwischen Schulen schließt, die sich möglicherweise keine biologischen Proben und Präparationsgeräte leisten können (und solche, die dies können) “, sagt Taylor.
Auf der National Maker Faire am vergangenen Wochenende in Washington, DC, zeigten Taylor und Whittle eine frühe Version der Muschel, die sie für den Rattenkörper verwenden möchten, und zeigten einige der SketchUp Pro-Schemata, die sie für andere Körperteile haben. Ihr Doppelkopf-Extruder hatte in der Nacht vor der Messe eine Fehlfunktion gehabt, aber während der Sitzung am Freitag war ihr zuverlässiger kleiner PrintrBot damit beschäftigt, einige Adern auszudrucken.
"Alle haben unsere Idee geliebt", sagt Whittle über das Feedback, das sie von Faire-Teilnehmern erhalten haben. "Sie alle erkannten die Themen Budgetierung und Sicherheit sowie nicht standardisierte Modelle, die in Klassenzimmern verwendet werden."
In medizinischen Studien müssen Ratten standardisiert und sorgfältig aufgezogen werden, damit sie einander so ähnlich wie möglich sind, damit Studien von Gleichaltrigen reproduziert und verifiziert werden können. Ratten, die für die Schulbiologie verwendet werden, sind nicht so makellos: Tiere für die grundlegende biologische Dissektion können männlich oder weiblich, schwanger oder sogar krank sein. Ein Biologielehrer, der bei NecropSynth vorbeischaute, beklagte die Tatsache, dass seine Schüler große Probleme hatten, die Innereien ihrer Studienfrösche zu identifizieren, weil sie mit Zysten durchsetzt waren.
"Damit können wir ein standardisiertes Modell liefern", sagt Whittle. "Du wirst genau wissen, was du siehst."
Mike Burdsall, ein 30-jähriger Biologielehrer und Lehrstuhl für Naturwissenschaften an der Danville Community High School in Danville, Indiana, hält die synthetischen Ratten für eine unschätzbare Ressource.
"Viele Schulen haben die Dissektionen reduziert, die ein großartiges Lerninstrument sind", schrieb Burdsall in einer E-Mail. "Mit diesen neuen 'Ratten' könnten mehr Schulen Präparationen durchführen. Die Schüler könnten sich aufgrund von Einwänden nicht aus den Labors zurückziehen. Aber ich müsste diese Präparationen durchführen, um zu sehen, wie gut sie das Original reproduzieren."
Eine Handvoll Leute äußerten Zweifel, dass eine korrekte Präparation an einer synthetischen Ratte durchgeführt werden könnte und dass Taylor und Whittle nicht von ihrem Design profitieren wollen. Sie planen, alle ihre Schaltpläne der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, sobald sie fertig sind - hoffentlich bis zum kommenden Winter.
„Einige Leute konnten es einfach nicht glauben. Wir wollen das nicht verkaufen “, lacht Whittle.
Die beiden begannen mit einer Ratte, weil sie mit ihrer Anatomie am besten vertraut waren. Der Verkauf fertiger Modelle oder die Ausweitung ihrer Entwürfe auf andere Tiere stehe noch in weiter Ferne, sagt Taylor.
„Im Moment möchte ich mich darauf konzentrieren, ein Design zu entwickeln, das wirklich Mut hat“, fügt er hinzu.
