Объемная звезда оригами | Просто поделки

Ко Дню Победы можно сделать с ребенком поделку из бумаги в виде объемной звезды. Ее следует делать в технике оригами из простого квадратного листа красного цвета. Готовый элемент можно прикрепить к лицевой части открытки, где заранее следует нарисовать красные гвоздики и георгиевскую ленточку. Также неотъемлемой частью открытки на 9 мая является поздравительная надпись.

Звезду, которую мы предлагаем научиться делать в этом мастер-классе изготовить совсем не сложно, необходимо будет произвести несколько простых действий по нашему поэтапному руководству.

Необходимые материалы:

• ножницы;
• карандаш;
• линейка;
• квадратный лист бумаги красного цвета.

Этапы складывания звезды:

Берем заготовку в виде квадратного листа бумаги красного цвета. Сгибаем нижнюю часть вверх пополам. Затем следует согнуть правый нижний уголок вверх к центру заготовки.

Раскрываем и далее правый верхний уголок сгибаем вниз к центру.

Открываем согнутый уголок. Получаем две диагональные линии сгиба в правой части.

Затем проработаем левую часть. Для этого сгибаем нижний левый уголок прямо к центру пересечения двух диагональных линий в правой части.

Возвращаем уголок в левый бок, создав сгиб.

Сгибаем нижнюю правую часть вверх. Между правой и левой частью заготовки можно увидеть линию, которая идет под наклоном. Именно по ней сгибаем боковые стороны. Левую сторону превращаем в верхнюю часть поделки.

Линейкой и карандашом прорисуем диагональную линию, которая будет идти от правой стороны вниз к левой.

Ножницами прорезаем заготовку по намеченной линии.

Переворачиваем. Проверяем боковые стороны, чтобы они были равны между собой. Тогда звезда будет иметь все стороны одинаковые. При нарушении размеров одной из боковых сторон следует немедленно подкорректировать длину и форму ножницами.

Раскрываем заготовку.

Чтобы получить красивые стороны звезды следует согнуть уголки.

Прорабатываем линии сгибов и аккуратно раскрываем поделку.

Получаем объемную красную звезду на День Победы, при помощи которой можно украсить поздравительную открытку к празднику.

Также она отлично впишется в композицию красных гвоздик, которые лучше всего сделать своими руками из гофрированной или обычной бумаги.

Как сделать объёмную звезду из бумаги и картона своими руками. Шаблоны и схема для объемной звезды своими руками. Как сделать объемную звезду в технике оригами. Как сделать объемную звезду своими руками из бумаги и картона: схемы, шаблоны, оригами

Объемная звезда из бумаги или картона станет отличным украшением на новогодние праздники и ярким интерьерным решением в повседневной жизни. Сделать объемную звезду можно своими руками, достаточно внимательно изучить подробные мастер-классы.

Предметы декора, оригинальные поделки, сделанные своими руками и с помощью детей, являются отличным украшением помещения к новогодним праздникам, ярким дополнением наряда зеленой красавицы — елки. Центральным украшением на всех новогодних праздниках является звезда. Это могут быть елочные игрушки в форме звезды, гирлянды со звездами, элементы праздничного украшения интерьера.

Многие пускаются в многочасовой шопинг в поисках самых ярких и необычных украшений-звезд, тратят на них много денег. Однако самым идеальным выходом является создание объемных звезд из бумаги своими руками, которые гармонично впишутся в любой новогодний дизайн и станут оригинальным украшением помещения в повседневной жизни. Сегодня в интернете можно отыскать большое количество мастер-классов по изготовлению самых разных объемных и 3D звезд для создания праздничного антуража.

В данной статье рассмотрим различные способы того, как сделать объемную звезду из подручных средств, в частности из бумаги и картона. Приведем подробные мастер-классы по изготовлению новогодних и декоративных объемных звезд своими руками.

Особенности изготовления объемной звезды из бумаги и картона

Давно известно, что изготовление поделок своими руками успокаивает и является отличным времяпрепровождением для всей семьи. Поэтому сделайте себе творческий вечер и займитесь изготовлением красивых и оригинальных звезд из бумаги и картона для украшение новогоднего интерьера и елки. Это не только поможет вам весело и полезно провести время, но и поможет сэкономить деньги на праздничном декоре.

• Для создания объемной звезды из картона или бумаги не нужно использовать дорогостоящие материалы, достаточно иметь под рукой простую белую бумагу и несколько листов цветной.
• На просторах интернета сейчас можно найти большое количество шаблонов и схем объемных звезд, которые достаточно распечатать, после чего вырезать с помощью ножниц и склеить.
• Для создания красивых новогодних звезд можно использовать остатки обоев, картонных коробок, цветной бумаги для скрапбукинга, обычной газетной бумаги, белой бумаги, книжных страниц. Все эти привычные для нас бумажки помогут создать просто невероятную красоту своими руками.
• Есть варианты объемных звезд, где не нужно распечатывать или чертить сложные схемы, а нужно просто согнуть лист бумаги по определенным линиям и в итоге получиться красивая объемная звезда. Поэтому с такими поделками может справиться даже ребенок, который одновременно выучит пространственные формы, научиться клеить и вырезать.
• Полученные заготовки можно украшать дополнительными декоративными элементами, создавая тем самым оригинальные авторские поделки. Для украшения можно использовать бисер, жемчуг, блестки, ленты, бантики.
• Сделать объемную звезду своими руками из бумаги и картона совсем не сложно, а уже готовое изделие будет отлично смотреться на новогодней елке, в качестве украшения оконных проемов, стен, потолков. Можно использовать объемные звезды небольшого размера для заполнения стеклянных баночек и тем самым создавать оригинальный предмет интерьера. Звездочки из красивой бумаги могут также стать оригинальным новогодним сувениром для друзей и родственников. Есть варианты изготовления объемной звезды-мешочка или шкатулочки, в которую можно положить конфеты и подвесить на елку или подарить детям на Новый год.

Мастер -класс изготовления объемной звезды из бумаги с отложенными гранями

Это самый простой способ создания красивой объемной звезды, которую может сделать даже ребенок.

Для ее изготовления вам понадобятся следующие материалы:

• цветная бумага или картон;
• принтер;
• циркуль и транспортир;
• линейка;
• клей;
• ножницы.

Объемную звезду с отложенными гранями можно делать из бумаги и картона, только учитывайте, что из картона получится более плотная поделка, которая не будет разваливаться и расправляться, если вы будете делать одинарные звезды.

Изготовление объемной звезды — инструкция:

• Есть несколько способов создания такой звезды: с использованием шаблона и без него. Рассмотрим особенности каждого варианта.
• Для самого простого варианта вам понадобится лист бумаги понравившегося вам цвета. Из него необходимо сделать ровный квадрат.

Объемная звезда из бумаги. Способ 1

• После этого квадрат нужно свернуть по диагонали и хорошо разгладить место сгиба. Для этого можно использовать линейку или обычный карандаш. Далее квадрат нужно развернуть.
• На следующем этапе квадрат нужно свернуть пополам и еще раз пополам таким образом, чтобы место сгиба смотрело на вас. При этом линия сгиба должна выпирать наружу.
• Перед вами окажется прямоугольник, условно разделенный на два квадрата. Квадратик с правой стороны необходимо сложить по диагонали, после чего с противоположной стороны также по диагонали. При этом сгибы делаем внутрь, а не наружу.
• Далее берем нижний уголок заготовки и сгибаем его к центру пересечения диагональных линий в условном правом квадратике.
• После этого данную согнутую часть заготовки необходимо согнуть в обратном направлении, чтобы вышла форма наподобие кулька. В правом квадратике сгибаем по диагонали к центру прямоугольника.

• Полученную фигуру необходимо согнуть по центральной линии сгиба в направлении от себя, как показано на рисунке. Таким образом вы получите фигуру, похожую на треугольник и кулек.
• На следующем этапе как показано на рисунке необходимо отогнуть верхнюю часть заготовки. По этой линии сгиба прочертите пунктирную линию для среза.
• Далее возьмите ножницы и обрежьте лишнюю часть заготовки. при этом из нижней части будем в дальнейшем формировать объемную звезду.
• Разверните сложенный треугольник и немного расправьте его — вы получили простую и красивую звездочку.

Объемная звезда из бумаги. Способ 2

Такую звездочку можно сделать и с помощью циркуля и линейки.

• Прежде всего вам необходимо на листе бумаги начертить круг нужного вам диаметра. Для этого можно использовать циркуль, любую круглую тарелку или блюдце.
• После этого от центра к верхнему краю окружности проведите прямую линию.
• Далее вам понадобится транспортир, чтобы отмерить одинаковые промежутки между линиями. Приложите транспортир к нарисованной линии и отложите 72 градуса. Прочертите прямую линию от центра до края окружности.
• Таким образом необходимо сделать по всей окружности — у вас получится 5 линий.

• Далее все линии необходимо соединить в виде звездочки. Через каждый луч также нужно провести прямые линии ровно через их середину, можно сделать пунктирными, так как они будут служит ориентиром для сгиба.
• Пунктирной линией соедините центр звезды с тупыми углами в середине фигуры.
• После этого звезду нужно вырезать и согнуть таким образом, чтобы длинные линии были согнуты наружу, а короткие пунктирные линии — внутрь. Таким образом получается объемная звезда.

Объемная звезда из бумаги. Способ 3

Этот способ самый простой, так как для получения объемной звезды в интернете скачивается шаблон объемной звезды и вырезается.

• Такие шаблоны необходимо распечатать на принтере, вырезать, после чего согнуть заготовку по начерченным линиям. Места для склеивания предназначены для создания объемных двухсторонних звезд, которые отлично подойдут для создания гирлянды, елочных украшений.

Объемная звезда из бумаги. Способ 4

С помощью такой объемной звезды можно делать красиво декорированные украшения для помещения и для новогодней елки. Например,

Мастер-класс изготовления объемной пятиконечной звезды на елку

Рассмотрим процесс создания красивой пятиконечной звезды, которую можно использовать для украшения макушки новогодней елки.

Для изготовления нужно использовать следующие материалы:

• плотная бумага или картон;
• ножницы;
• клей;
• блестки;
• мишура;
• проволока.

Процесс изготовления:

• Прежде всего вам необходимо вырезать из плотного картона две звезда. Сделать это нужно по вышеописанным схемам изготовления объемной звезды с отогнутыми гранями. Как уже отмечалось, звезду можно нарисовать с помощью циркуля или просто скачать готовый шаблон из интернета.
• Далее полученные звезды необходимо согнуть по имеющимся линиям для получения объема и склеить. Если вы выбрали шаблон со специальными местами для склеивания, то можно взять клей. Просто звезды необходимо склеивать скотчем.
• Перед склеивание двух половинок внутрь будущей звезды можно положить вату или бумагу, чтобы придать поделке плотность и объем.

• Далее возьмите проволоку средней толщины и намотайте ее на деревяшку спиралью. Длина спирали будет зависеть от макушки вашей елки. Лишний кусок проволоки отломайте.
• После этого вставьте проволоку в центральную нижнюю часть звезды.
• На следующем этапе изготовления объемной пятиконечной звезды из бумаги всю поверхность поделки необходимо покрыть клеем, после чего обсыпьте ее серебристыми или золотистыми блестками.
• Дайте клею подсохнуть, после чего побрызгайте две стороны звезды лаком для волос для закрепления блесток.
• Можно скрыть место соединения двух половинок с помощью мишуры. Для этого возьмите тонкую мишуру серебристого или золотистого оттенка (под цвет блесток) и с помощью клея приклейте к канту звезды.
• Ваша звезда на елку готова.

Мастер-класс изготовления пятиконечной объемной звезды для украшения помещения

Красивую пятиконечную звезду можно сделать и немного другим способом. Рассмотрим подробное описание процесса создания подобной поделки.

Необходимые материалы:

• плотная разноцветная бумага;
• ножницы;
• принтер;
• клей;
• элементы украшения.

Процесс изготовления:

• Прежде всего необходимо распечатать шаблоны, из которых и будет состоять данная объемная звезда. Первый шаблон поможет сделать небольшую звезду, а 2 шаблон (нужно распечатать 2 раза) и 3 составят крупную звезду.

• Вырезаете пять деталек, после чего их необходимо согнуть согласно начерченным линиям, чтобы в итоге получились лучи звезды.
• Склеивать звезду необходимо таким образом, чтобы места нанесения клея были внутри поделки. Таким образом постепенно соединяем все подготовленные элементы для получения полноценного украшения.
• Шаблоны заранее можно декорировать с помощью фигурного дырокола или от руки вырезать различные узоры.

Как сделать восьмиконечную объемную звезду — пошаговая инструкция

Такая звезда из бумаги или картона отлично подойдет для украшения интерьера к новогодним праздникам, в качестве подвески на стену или окно, для оформления праздничного подарка.

Для работы вам понадобятся следующие материалы:

• разноцветная плотная бумага или картон;
• простой карандаш и ножницы;
• клей;
•  нитки для подвешивания звезды и декоративные элементы для украшения.

Процесс изготовления:

• Работу по созданию очередного авторского шедевра необходимо начать с двух квадратных листиков одинакового размера.
• Каждый листик нужно свернуть пополам по горизонтальной плоскости и по вертикальной плоскости.
• После этого поместите листики лицевой стороной к столу и сверните каждый по диагонали в двух направлениях.
• У вас должно получиться 4 выпуклые линии, которые и будут обозначать 4 луча звезды.
• Далее возьмите ножницы и сделайте надрезы в половину длины линий, перпендикулярных сгибам, как это показано на рисунке.
• На следующем этапе необходимо согнуть бумагу с двух сторон от каждой выгнутой линии, как это указано на картинке, чтобы получились 4 луча будущей восьмиконечной звезды.
• Одну из двух сторон каждого луча необходимо хорошо смазать клеем и соединить со второй стороной.
• Таким образом вы получите две четырехконечных звезды, которые необходимо склеить для получения красивой объемной звезды из бумаги.
• На последнем этапе звезду можно подвесить на красивую нитку к потолку или на стену и украсить поделку блестками или разноцветными лентами.

Мастер-класс изготовления простой объемной звезды из картона

Приведем подробное описание изготовления одной из самых простых объемных звездочек, которые идеально подойдут для украшения новогодней елки.

Необходимые материалы:

• разноцветный картон или плотная бумага;
• ножницы;
• линейка;
• простой карандаш;
• декоративные элементы для украшения.

Процесс изготовления:

• Подготовьте картон и нарисуйте на нем две одинаковые звезды. Это можно сделать от руки, но лучше всего воспользоваться шаблоном или нарисовать звезды, как это было описано в первом мастер-классе.
• После того, как две звезды будут нарисованы, их необходимо вырезать.
• Далее с помощью карандаша и линейки нарисуйте на каждой звезде по одной прямой линии следующим образом: на одной звезде надрез должен идти сверху до центра, а на второй звезде снизу с внутреннего угла до середины звезды.
• После этого соединяем две звезды, вставляя отверстием одной звезды в прорез другой. Таким образом мы получаем красивую 3D звезду из картона, которую можно украсить по своему вкусу: обсыпать блестками, украсить красками, бисером, ленточками или осколками компакт-дисков.

Как сделать объемную оригами звезду из бумаги — инструкция

Такой способ создания объемной звезды отличается своей простой и быстротой исполнения. Техника оригами давно  нашла своих поклонников, поэтому нет ничего удивительного, что с ее помощью можно изготовить красивые и оригинальные звезды для новогоднего интерьера. Звезда получается сборной, для создания которой необходимо заготовить необходимое количество шаблонов, которые в последствии легко и быстро собираются в оригинальную звезду.

Необходимые материалы:

• разноцветная бумага;
• ножницы;
• клей.

Процесс изготовления:

• Для создания объемной звезды в технике оригами можно использовать бумагу нескольких цветов, страницы книг и журналов. Это позволит сделать очень красивую и необычную поделку своими руками.
• Далее из выбранных листов бумаги вам необходимо нарезать нужное вам количество одинаковых квадратиков. Для ориентира помните, что из одного листа получится небольшая восьмиконечная объемная звезда. Чем больше квадратиков, тем больше можно получить поделку.
• Процесс изготовления звезды в технике оригами довольно простой, главное разобраться в последовательности.

• Квадратик необходимо свернуть по диагонали, после чего свернуть к полученной линии каждую сторону.
• Далее таким же образом к полученному сгибу в диагонали необходимо свернуть стороны в нижней части заготовки.
• После этого верхнюю часть сгибают наискось и плотно проводят линейкой по сгибу для получения четких линий.
• Переверните вашу заготовку, на обратной стороне четко видны две пересекающиеся линии, которые и будут дальнейшим ориентиром для создания частей звезды.
• По данный двум линиям сверните все заготовки и вытяните фигурки, напоминающие небольшие птички — это и есть составляющие будущей объемной звезды в технике оригами.
• Таким же образом сделайте все заготовки и не спеша соедините их в одну звезду.
• В первый раз подобный процесс может показаться довольно сложным, но если четко разобраться в рисунках создания звезды, у вас все получиться быстро.

Объемная звезда счастья в технике оригами — инструкция по изготовлению

С помощью небольших звездочек, выполненных данным способом, можно получить оригинальное украшение интерьера, оформление открыток и создание необычных гирлянд на новогоднюю елку.

Необходимые материалы:

• разноцветная бумага;
• ножницы;
• клей;
• леска или нитка для создания гирлянды.

Процесс изготовления:

• Прежде всего необходимо помнить, что такие красивые звездочки делаются из заранее нарезанных полосок бумаги, размер которых необходимо строго выдерживать.
• Из подготовленных листов бумаги нарежьте полоски бумаги следующих размеров: 221 мм в длину и 9 мм в ширину.

• Возьмите одну полоску и сделайте на одном ее конце петельку, как показано на рисунке 2.
• Далее возьмите короткий хвостик и заверните его в петельку и завяжите в узел, стараясь не порвать бумагу. После чего аккуратно затяните полученный узел и спрячьте конец хвостика внутрь полученного пятиугольника, как это показано на рисунке номер 5 и 6.

• У нас получится ровный пятиугольник, как показано на рисунке 7 и 8. Далее длинным хвостом полоски бумаги начинаем делать обертывания каждой стороны нашей звездочки. Необходимо сделать примерно 12-15 обертываний, при этом каждую сторону получится обернуть примерно 2-3 раза. Пример показан на рисунках 9, 10, 11 и 12.

• На следующем этапе нужно аккуратно спрятать хвостик полоски внутрь получившейся звездочки. При этом делайте все осторожно, чтобы не повредить конструкцию.
• Далее нашу еще пока заготовку необходимо превратить в красивую звездочку. Для этого держите ее в одной  руке, а пальцами другой слегка нажмите на каждую из пяти граней в их центре, чтобы в итоге получить красивую звезду.

Как сделать объемную звезду-сюрприз из картона — инструкция

Кроме обычных праздничных украшений в виде звездочек, можно сделать оригинальный подарок — звезду-шкатулку или звезду-сюрприз, внутрь которой можно положить какой-нибудь небольшой сюрприз или насыпать конфеты.

Необходимые материалы:

• плотный картон любого цвета;
• ножницы;
• шаблон звезды;
• клей;
• декоративные элементы для украшения.

Процесс изготовления:

• Прежде всего вам необходимо сделать шаблон звезды нужного вам размера. Для этого можно скачать понравившуюся звездочку с интернета или нарисовать от руки или с помощью циркуля. После этого вырежьте шаблон и нарисуйте звездочки на подготовленном заранее картоне.
• Если вы хотите получить звезду-шкатулку, то в центре звездочек необходимо вырезать круглое отверстие, чтобы в него можно было что-нибудь положить.
• Нижнюю звездочку оставляем целой, а на нее начинаем наклеивать подготовленные заготовки звездочек с круглым отверстием в центре.
• Высота вашей звездочки будет зависеть от толщины картона и нужного вам размера шкатулки.
• Далее нужно сделать крышку для нашей шкатулки. Для это склейте несколько звездочек без круглого отверстия в центре. Я чтобы крышечка плотно закрывалась, в нижней части звезды приклейте несколько окружностей, таким же диаметром, как отверстие в шкатулке.
• Чтобы легче находить крышечку, можно сделать специальную закладку.
• Украсить такую объемную звездочку-шкатулку можно по-своему вкусу: блестками, цветами, лентами, покрасить красками.

Как сделать большую объемную звезду из книжных страниц — инструкция

Приведем описание изготовления очень красивой и большой объемной звезды из книжный страниц, которой можно украсить входную дверь или камин на новогодние праздники. Для создания такого шедевра рекомендуется использовать ненужные технические книги.

Необходимые материалы:

• плотный картон для звезды;
• книжные страницы;
• золотистая краска и блестки;
• клей;
• ножницы.

Процесс изготовления:

• Прежде всего необходимо начать с изготовления двух звезд для основы нашей поделки. Можно использовать готовые образцы, но можно и сделать такие шаблоны самостоятельно. Как вариант, найдите в интернете подходящий шаблон и распечатайте его, после чего приложите к картону и обведите. Так вы получите нужные заготовки. Можно сделать объемную звезду из картона, как было описано в первом мастер-классе статьи.
• Далее необходимо покрасить наши заготовки золотистой или другой краской, главное, чтобы этот оттенок прослеживался во все поделке.
• Склейте две части звезды и дайте просохнуть.
• В это время сделайте заготовки кулечков. Для этого одну страницу книги разрежьте на 4 части и с каждой сверните кулечки.

• После этого намажьте немного клея  и начните приклеивать заготовки на подготовленную заранее звезду таким образом, чтобы сохранить реалистичность формы звезды.

• После того, как звезда подсохнет, смажьте крася каждого кулечка клеем и обсыпьте их золотистыми блестками. Если вы решили подвесить большую объемную звезду из книжных страниц на входную дверь, прикрепите к ее верхушке красивую ленту, на верху которой завяжите бант.
• Красивое и оригинальное украшение готово.

Поделки из бумаги и картона под силу даже ребенку, поэтому этим увлекательным занятием стоит заниматься всей семьей. Особенно если это касается подготовки к таким всеми любимым праздникам как Новый год и Рождество, где в большом количество нужны соответствующие атрибуту — звезды, которые также можно сделать из бумаги и картона своими руками.

Оригами звездочки и звездочки из бумаги

Особенно внимательно к этой работе относятся взгляды на мужское лицо. Ведь благодаря простым приемам, самому дешевому сырью и минимальным затратам времени вы можете выполнить свое давнее обещание: подарить любимую звезду! И пусть оно принесет вам счастье! Начнем с этого.

Объемная звезда счастья

Эти маленькие звезды оригами красивы, когда их много, и все они одинаковы. Поэтому сразу же нарежьте лист яркой цветной бумаги на тонкие полоски длиной 27 см и шириной 1 см.Чем тоньше бумага, тем длиннее полоски. Для плотной бумаги достаточно 13-15 см.

• Завяжите узел на конце ленты. Короткий кончик загните так, чтобы получился пятиконечный контур.

• Коротко надавите на завернутый конец ленты и продолжайте наматывать его почти по кругу. Сама форма подскажет направление. Старайтесь делать ровные повороты, не пропуская и не двигаясь полосой из предыдущего ряда. Не сжимайте так, чтобы наша звезда счастья была объемной.Но не позволяйте ему развалиться. Когда длина закончится, проденьте кончик полоски в «карман» двух предыдущих петель.

• Обработайте каждый угол. Сожмите двумя пальцами середины смежных сторон и образовайте острый угол. Сложность и строгость угла зависит от плотности бумаги.

Сделайте много таких звезд счастья и подайте ему горсть.

Модульные поделки

Настоящая цветная пятиконечная звезда оригами получится из пяти модулей.

• Вырежьте из бумаги такие же квадраты (3 синих, 2 желтых). Нанесите на карту диагональ.

• Противоположные углы загнуть стороной, прилегающей к оси.

• Поверните нижний угол так, чтобы его внутренняя сторона стала продолжением горизонтали. Переворачиваем заготовку и тоже заправляем во второй угол.

• Загните правую сторону по нарисованной оси.Переверните модуль и попробуйте еще раз.

• Сделайте 3 таких модуля из синей бумаги и 2 из желтой.

• Поместите левый желтый рог на правый синий. Заставьте их «обнять».

• Для этого разверните стороны и снова оберните другой рог.

• Прикрепите такие же еще три модуля и звезда оригами готова.

Сюрикен. Метание звезды ниндзя

Звезды делают не только для красоты.Иногда они становятся грозным оружием. Например, сюрикен — железная метательная звезда, непременный атрибут восточных боевиков. Сделаем его из бумаги по схеме, представленной на фото.

Разноцветный двойной

• Вырежьте 10 квадратов разного цвета (по 2 каждого цвета) одинакового размера и сделайте каждый из модулей, как показано на фотографии.

• Соедините их звездой, вставив угол одного модуля в карман другого.Сформируйте звезду, сложив сегменты по длинной стороне с «горой», а по короткой «долиной».

• Для устойчивости сделайте каркас из одинаковых модулей. Получите еще одну такую ​​же звездочку. Смажьте его изнутри клеем и надавите на края и складки. Получится выпуклая звезда с плоскими лучами. Поместите внутрь первой и приклейте.

Очень красивая звезда (видео)

Сделать эту шикарную звезду очень сложно, почти невозможно описать подробно словами.Вы можете просмотреть весь мастер-класс на видео. Посмотрите похожие мастер-классы:

Комментарии

комментария

Как сделать звездочку из бумаги для оригами. Оригами

Объемные звезды, собранные из модулей оригами, украсят новогодний праздник. Сделать их можно с детьми от 6 лет. Модули очень простые, и сборка готовой модели не вызовет особых затруднений. А вот объемные новогодние звезды смотрятся очень эффектно! Для работы подойдет любая цветная бумага, а также яркие буклеты и красивая оберточная бумага.Объемные новогодние звезды в технике модульного оригами могут украсить стену или окно, создав в квартире атмосферу праздника. Также они станут замечательным украшением елки. Выполнить такую ​​модель оригами можно не только дома, но и в начальной школе на уроках технологии.
Как сделать пятиконечную звезду оригами.
Изготовим модуль оригами для пятиконечной звезды.
1. Сложите квадрат пополам по длине и откройте заготовку. Снова сложите пополам.Снова открываем заготовку.
2. Два противоположных угла квадрата загните к центру.
3. Загните еще один угол квадрата к центру и раскройте его.
4. Сложите заготовку пополам по диагонали — у вас должен получиться прямоугольник.
5. Согните нижний угол к центральной линии, как показано.
Модуль для пятиконечной звезды оригами готов. Сделайте еще 4 таких модуля.
Соединяем модули для оригами пятиконечная звезда.
Вставьте угол первого модуля в карман второго модуля.Заодно положите уголок второго модуля в карман первого.
Итак, подключите все пять модулей.
Пятиконечная звезда оригами готова.

Оригами звезда — одно из самых популярных оригами из бумаги. Если вы не знаете, как сделать звезду оригами, то на этой странице вы найдете все необходимое, чтобы собрать эту несложную фигурку из бумаги.

На первом фото видно, что получится, если следовать схеме сборки ниже. Вторую фотографию звезды оригами сделал один из пользователей нашего сайта.Ему досталась звезда из бумаги с очень интересным дизайном. Такая звезда может служить украшением елки. Если у вас есть собранные вами фотографии оригами, присылайте их на адрес Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Схема сборки

Ниже представлена ​​схема сборки звезды оригами от известного японского мастера оригами Фумиаки Шингу. Если внимательно следовать инструкции, то сборка звезды оригами не займет много времени, а результат будет таким, как на картинке.Повторив несколько раз описанное на схеме, вы поймете, как сделать звезду оригами быстро и не заглядывая в схему.

Видео мастер-класс

Собрать звезду оригами для начинающих может показаться сложной задачей. Поэтому мы советуем вам ввести запрос «оригами видео звезда» на YouTube, крупнейшем сервисе видеохостинга в Интернете. Там вы найдете много разных видеороликов о звезде оригами, в которых наглядно показаны этапы сборки звезды.Надеемся, что после просмотра видео мастер-класса по сборке у вас больше не возникнет вопросов, как сделать звезду оригами.

А это обучающее видео научит вас делать рождественскую звезду оригами из бумажных модулей:

Если вы хотите сделать небольшую объемную звезду из полоски бумаги, посмотрите этот видеоурок:

Символизм

Звезда — один из неоднозначных символов. В самом общем виде звезда символизирует высокие стремления, мечты или идеалы.Во многом его обозначение зависит от формы звезды. Так, например, перевернутая звезда — символ церкви Сатаны, а шестиконечная звезда Давида считается талисманом.

Полезные советы

Если вы хотите украсить свой дом к празднику или просто так, и хотите сделать это самостоятельно, то звезда — один из элементов, который всегда будет красиво смотреться в комнате, на стеле, на люстре или на Рождество. дерево.

В этом мастер-классе вы научитесь делать звездочки своими руками огромным количеством разных способов.

Все методы достаточно простые, так что каждый может выбрать то, что ему больше нравится.

Читайте также: Как сделать красивую СНЕЖИНКУ

Из чего можно сделать звезду?

Основной материал, из которого можно сделать звезду своими руками, — это бумага. Вы можете использовать картон, обычную бумагу, плотную бумагу, журналы, старые книги, газеты.

Как сделать 3D звезду из бумаги. Пятиконечная звезда.

Вам понадобится:

принтер

Плотная цветная бумага

Ножницы

1. Сначала нужно распечатать бланк. Для этого загрузите шаблоны по по этой ссылке … В шаблоне есть два размера звездочек — вы можете сделать одну звезду, распечатав первую страницу, и большую звезду, распечатав вторую (два раза) и третью. страниц.

2. Вырежьте шаблоны, согните их по пунктирным линиям.

3. Склейте все части вместе, и у вас получится трехмерная пятиконечная звезда!

Схема создания звезды

Как сделать 3D звезду своими руками

Такую звезду можно повесить в комнате (на стене, окне, люстре) как атрибут интерьера или использовать для украшения подарка.

Вам понадобится:

Плотная цветная бумага (цветной картон)

Простой карандаш

Ножницы

Нитка (лента)

1. Начать нужно с двух листов бумаги, каждый из которых должен быть квадратным.

Каждый лист бумаги необходимо сложить пополам по горизонтали и вертикали. Далее его нужно дважды согнуть пополам по диагонали (см. Рисунок).

2. Отрежьте ножницами по перпендикулярной линии сгиба.Разрез должен составлять примерно половину линии или немного меньше. Всего необходимо сделать четыре таких разреза.

3. Согните края, как показано на рисунке.

4. Теперь приготовьте клей, смажьте одну из сторон каждого луча будущей объемной звезды и приклейте ее (см. Рисунок).

5. Сделайте родственную душу, следуя тем же инструкциям.

6. Наконец, склейте две половинки и украсьте по вкусу.

Как сделать из бумаги звезду

Сделать такую ​​звезду очень просто. Он сделан всего из двух звезд, вырезанных из картона или плотной бумаги.

Вам понадобится:

Карандаш

Линейка

Плотная цветная бумага или картон

Ножницы

1. Нарисуйте звезду на плотной бумаге или картоне. Вы можете сделать это на глаз или воспользоваться видеоуроком.

Как нарисовать пятиконечную звезду

2. Звездочки можно украсить как угодно и вырезать из них.

3. Теперь необходимо сделать надрез на каждой звезде — на одном он должен идти сверху вниз (от внешнего угла к центру звезды), а на другом наоборот, т.е. снизу вверх (от внутреннего угол к середине звезды).

4. Используя насечки, соедините две звезды, вставив одну в другую.

Как сделать звезду из бумаги.Выпуклая звезда.

Эти красивые маленькие звездочки из бумаги станут отличным украшением как для интерьера, так и для открытки или подарка.

Вам понадобится:

Цветная бумага (можно использовать страницы из старого журнала)

Ножницы (канцелярский нож)

* Ключевым моментом в этом мастер-классе является правильное нарезание бумажных полосок.

* Полосы должны быть прямыми. В этом примере они имеют ширину 9 мм и длину 221 мм.

Схема:

1. Нарежьте бумажные полоски.

2. Возьмите одну полоску и сделайте из нее петлю (см. Рисунок).

3. Затем оберните короткий хвостик полоски бумаги и завяжите узел. Будьте осторожны, чтобы не порвать бумагу. Медленно затяните узел, надавите на него и спрячьте оставшийся хвост, заправив его посередине.

Теперь у вас должен получиться четный пятиугольник.

4. Перейдем к самому интересному и в то же время простому процессу — изготовлению звездочки.

Оберните длинную полоску вокруг каждой стороны пятиугольника. Вам нужно сделать от 12 до 15 обертываний. Это означает, что каждое лицо нужно обернуть минимум дважды.

5. Спрячьте оставшийся кончик бумаги внутри звезды.

6. Теперь будьте очень осторожны и осторожны.

Возьмитесь за пятиугольник двумя пальцами одной руки. В это время кончиком пальца другой руки слегка надавите на один край.Вам нужно попасть по середине края.

Этот процесс нужно проделать со всеми краями, и вы получите красивую звезду.

Как сделать звезду оригами

Как сделать большую звезду.Книжные страницы.

Несмотря на то, что эта звезда выглядит очень красиво, многие могут быть недовольны повреждением книг. В этом случае используются старые ненужные технические книги.

Вам понадобится:

Объемная звезда из бумаги или пластика

* Вы можете сделать объемную звезду из бумаги самостоятельно (см. Или) и действовать дальше по инструкции.

Старая книга

Ножницы

1. Отрежьте четверть страниц книги и скатайте пакеты.

2. Приклейте мешочки к звезде, как показано на картинке.

3. Нанесите немного клея на края пакетов и посыпьте их блестками.

Схема:

Как сделать рождественскую звезду

Вам понадобится:

Двусторонняя плотная цветная бумага

Ножницы

1. Для начала нужно подготовить квадраты 4-х размеров. У вас должно получиться по 8 квадратов каждого размера. В этом примере были использованы следующие размеры: 18 см, 13 см, 10 см, 7 см.

2. Сложите каждый квадрат, как показано на рисунке

3. Начните склеивать квадраты по размеру. Первый большой и дальше вниз.

У вас должна быть такая звезда.

Как сделать звездочку на елку.Декоративная звезда.

Вам понадобится:

Звездный узор

Картон белый

Зеленый и красный войлок

Линейка

Простой карандаш

Клеевой пистолет

Коричневая нить

1. Подготовьте белую картонную коробку и обведите на ней звезду-шаблон. Далее вырезаем звезду.

2. Теперь, не торопясь, нужно нарисовать внутри еще одну звезду. Должно получиться так, как показано на картинке.

3. Вырежьте звезду внутри заготовки.

4. С помощью клеевого пистолета прикрепите к звезде коричневую нить и накройте ею звезду.

5. Звезда почти готова, осталось ее немного украсить. Для этого приготовьте фетр красного и зеленого цветов. Вырежьте из красного круга два круга. И от зеленых листьев. Приклейте вырезки к звезде.

Как сделать рождественскую звезду

Звездочка из бумаги своими руками.Радужная звезда.

Как сделать Вифлеемскую звезду своими руками

Это красивое украшение подойдет для любого помещения.

Сегодня мы научимся делать из бумаги красивые объемные звезды, которые могут красиво украсить некоторые элементы вашего дома. Это простая поделка, но даже здесь нужно быть предельно осторожным и внимательным.Наша инструкция поможет вам сделать объемные звездочки правильно и красиво!

Для изготовления звездочки нам понадобится всего одна полоска бумаги размером 1,1х29 сантиметров. Лучше взять цветную бумагу, либо вырезать ее из какого-нибудь модного журнала, так звезда получится более привлекательной и красивой.

Приступим!

1. Берем подготовленную полоску и делаем небольшую петлю на одном из краев.

3. Надавите на узел пальцем, чтобы он стал плоским. Теперь посмотрим, получился ли пятиугольник, если нет, то переделаем его.

4. Заворачиваем к низу оставшийся хвостик и оборачиваем им получившийся пятиугольник.

5. Переворачиваем поделку.

6 … Прячем хвост внутрь пятиугольника.

7. Теперь оставшейся полоской начинаем обматывать нашу фигуру. Заворачиваем со всех сторон, стараемся сильно не давить на бумагу.

8. Спрячьте оставшийся кончик полоски под одним из слоев.

9. Теперь самое главное, звездочку нужно сделать объемной. Для этого осторожно нажимайте пальцами по очереди на каждую грань пятиугольника, пока не получите то, что мы хотим.

Вот и все, наша объемная звезда готова!

Звезды во все времена считались чем-то волшебным, загадочным и прекрасным.Они освещают путь и указывают направление. Кому-то посчастливилось родиться под счастливой звездой. Кто-то спешит загадать желание, увидев падающую звезду, другим нравится просто смотреть на них ночью в ясную погоду. Этот символ знаком всем людям на Земле. Может, поэтому многие хотят сделать свою звезду счастья, ведь она такая красивая. Теперь попробуем сделать звезду счастья из простой бумаги.

Для работы нам понадобится полоска бумаги и немного времени.В нашем случае размер будет 1х23 см. Конечно, вы можете взять полоску любого размера, но соотношение длины к ширине должно каждый раз оставаться неизменным 1:23. Чтобы узнать, какого размера получится звездочка из любой полоски бумаги, нужно ее ширину умножить на 1,67. Например, из листа бумаги формата А4 с учетом соотношения 1х23 удобно вырезать полоски размером 1,2х27,6 см. Из таких полосок можно сделать звездочку размером 2 см.

Итак, начинаем добавлять звездочку.Обернув конец бумажной полоски вокруг указательного пальца, завяжите узел. Его нужно затянуть и прижать так, чтобы получилась небольшая фигура равностороннего пятиугольника.

Нужно постараться, чтобы после завязывания узла остался совсем маленький конец полосы. Если этого сделать нельзя, лучше отрезать или загнуть обратно.

Далее начинаем оборачивать нашу пятиугольную звезду в круг длинным концом полоски, сгибая ее каждый раз по линии края фигуры.С каждым сгибом полоска сама будет ложиться на следующий край, на котором ее нужно согнуть.

После 10 таких перегибов должен остаться небольшой кусок полосы. Его можно спрятать в ближайшем «кармане». В результате должна получиться пятиугольная плоская форма.

Теперь нужно попробовать сделать фигуру трехмерной. Для этого каждый край нужно слегка вдавить пальцами внутрь, при этом потянув за уголки. Поскольку звездочка очень маленькая, нужно соблюдать особую осторожность, чтобы случайно не испортить ее.

Если вы все сделали правильно, то ваша звезда счастья должна быть такой.

Не расстраивайтесь, если у вас что-то пошло не так и звездочка не сработала с первого раза. Попробуйте начать сначала и обязательно, на этот раз у вас все получится! А когда вы научитесь их делать, вам покажется, что нет ничего проще.

3D оригами, полученное путем самосгибания плоской 2D структуры в 3D …

Контекст 1

… формы тензоров напряжений также могут быть получены с использованием соотношений напряжений.Подпрограмма ABAQUS UHYPER выбрана здесь потому, что она довольно проста и требуются только уравнения (4) и (5). Для других пользовательских подпрограмм явные выражения напряжений и касательных модулей являются необходимыми условиями для программирования. В следующем моделировании мы нормализуем напряжения и модуль Юнга материалов на k B T / v. Объем на молекулу растворителя составляет примерно v = 10 — 28 м 3. При комнатной температуре k B T / v оценивается как 4 × 10 7 Па. Например, модуль сдвига полимерной сетки Nk B T нормирован на k B T / v и безразмерный параметр Nv = 0.01 устанавливается при моделировании для типичного гидрогеля. Химический потенциал в уравнении (5) вводится как одно из свойств материала для этого определяемого пользователем гиперупругого материала. Параметры в уравнении (3) подобраны для экспериментов с гидрогелем PNIPAM и приняты как [23] A 0 = -12. 947, В 0 = 0. 0449 К — 1, А 1 = 17. 92, В 1 = — 0. 0569 К — 1. Перед интеграцией в полностью полимерную структуру предполагалось, что гидрогель после синтеза находится в гомогенном состоянии свободного набухания. Это состояние характеризуется начальной степенью набухания λ 0, равной для всех трех направлений.Различные условия синтеза приводят к различным начальным коэффициентам набухания, и без потери общности λ 0 в расчетах фиксируется равным 1,5, что соответствует равновесному химическому потенциалу μ = — 0. 0343 для материала гидрогеля. С помощью этих препаратов и разработанного UHYPER для термочувствительного гидрогеля мы можем проектировать и моделировать программируемые деформации полностью полимерных самосгибающихся структур. Мы начнем с простого сценария: термочувствительный гидрогель PNIPAM склеен с пассивным полимером, скажем, поликапролактоном, с образованием бислоя, который будет изгибаться или складываться при изменении температуры.На рисунке 1 показаны два простейших случая: двухслойная балка состоит из активного гидрогеля и пассивного полимерного материала. На рисунке 1 и далее зеленый материал представляет собой гидрогель PNIPAM, а материалы других цветов — пассивные полимеры. В ответ на снижение температуры термочувствительный гидрогель набухает и расширяется в объеме, в то время как слой пассивного полимера инертен к этим изменениям окружающей среды. Разница в деформации вызывает самосгибание двухслойной балки. Как мы упоминали ранее, формула Тимошенко дает нам подсказки о том, как формировать слой инертного полимера с различной жесткостью материала, чтобы сохранить желаемую локальную кривизну.На всех представленных здесь рисунках полимерные материалы отмечены разными безразмерными модулями Юнга и разными цветами. В экспериментах синтез полимеров различной жесткости не является невыполнимой задачей. Доступные стратегии включают изменение концентрации мономеров и контроль плотности сшивки [24]. Если мы поместим более жесткий полимер в центральную область верхнего слоя, скажем, полимер с безразмерным модулем Юнга E = 3, но более мягкий полимер с E = 0. 05 на двух концах, исходная прямая двухслойная балка на рисунке 1 (а) самосгибается в сердцевидную структуру, как показано на рисунке 1 (b).В этом и следующем моделировании мы не рассматриваем гравитационный эффект для простоты. Однако следует отметить, что сила тяжести действительно влияет на окончательные конфигурации. Чтобы проиллюстрировать этот момент, мы выполняем моделирование с помощью силы тяжести, и результат показан на рисунке 1 (c) для сравнения. Для двух параллельных двухслойных балок, соединенных и зажатых на левом конце на рисунке 1 (d), модуль Юнга верхнего полимерного слоя был введен как E = 0. 02, в то время как нижний полимерный слой был установлен как E = 0.05, и он сам складывается в 8-образную конструкцию, как показано на рис. 1 (е). Простая идея двухслойной структуры может быть развита в дальнейшем для создания самосвертывающейся мембраны типа «морская звезда», а на рисунке 2 показана история самосвертывания мембраны при изменении температуры от T = 300 до 284 K. В этом случае мы нанесите узор на центральную часть морской звезды более мягким полимером с E = 0. 05, в то время как области кончика из более жесткого полимера с E = 1. Альтернативой двухслойной структуре для реализации самосгибания является интеграция нескольких шарниров из гидрогеля в полимерную матрицу.Рисунок 3 иллюстрирует эту концепцию, вставив три петли из гидрогеля в тонкую полимерную балку. Три гидрогеля с тщательно продуманным рисунком служат петлями для складывания балки. Регулируя температуру и зажимая одну часть балки, как показано на рис. 3 (а), балка изгибается вокруг этих петель и в конечном итоге приобретает замкнутый квадрат. Мы также можем комбинировать концепции двухслойности и петель для создания сложного трехмерного оригами путем самосгибания. На рисунке 4 показано самосворачивание трехмерного закрытого ящика из плоской конструкции.Начальная конфигурация структуры представляет собой двумерную планарную структуру с узором из тонкого слоя гидрогелевой мембраны и шарнира из гидрогеля, как показано на рисунке 4 (а) при Т = 300 К. При понижении температуры до Т = 290 и 280 К. а затем до конечной температуры T = 273 K, окончательно получаем 3D закрытый ящик. Имитационная модель мотивирована экспериментами, описанными в [9], а результаты качественно воспроизводят экспериментальную демонстрацию в [9], где самосвертывание вызвано неоднородным тепловым расширением полистирола из-за локализованного поглощения света.Чтобы смоделировать такой процесс самосвертывания, в общей сложности используется 7604 3D-элемента C3D8H, и несколько контактов специально определены для выполнения моделирования. Это доказывает осуществимость и действенность нашей стратегии. Таким образом, мы демонстрируем методологию проектирования и моделирования полностью полимерных самоскладывающихся структур с термочувствительными гидрогелями. Мы запрограммировали определяемую пользователем подпрограмму UHYPER для гидрогеля PNIPAM и интегрировали код в коммерческий пакет FEM. Самосворачивающиеся структуры могут быть реализованы либо с помощью двухслойной концепции, либо путем создания рисунка из гидрогелей в виде петель.Таким образом, мы можем моделировать любую желаемую программируемую деформацию самосгибающихся конструкций. Самосворачивание также является повсеместным явлением в Природе. Oxalis rubra — это цветущее растение, у которого цветок раскрывается днем, но сам складывается ночью. Venus Flytrap ловит насекомых и паукообразных, внезапно закрывая свои ловушки. Высыхание листьев приводит к скрученным трехмерным поверхностям. Самозакрывающиеся или самосворачивающиеся деформации этих обобщенных структур вызываются неоднородным ростом или набуханием.Понимание механизма, лежащего в основе этих самосгибающихся деформаций, не только критично для изучения биологического морфогенеза, но также открывает двери для создания трехмерных сложных структур посредством самосгибания двумерных структур. Наши усилия открывают путь к пониманию, контролю и развитию технологий трехмерного производства посредством самостоятельной сборки. Это исследование поддержано Китайским фондом естественных наук грантами № 11072185, 11021202 и …

BYU Эксперты по голограммам теперь могут создавать реальные изображения, которые движутся в воздухе

Это может быть крошечное оружие, но исследовательская группа по голографии BYU придумала, как создавать световые мечи — зеленые для Йоды и красные для Дарта Вейдера, естественно, — с настоящими светящимися лучами, исходящими от них.

Вдохновленные демонстрацией научной фантастики, исследователи также спроектировали сражения между столь же небольшими версиями космического корабля «Энтерпрайз» и клингонского боевого крейсера, в которых фотонные торпеды запускают и поражают вражеский корабль, который можно увидеть невооруженным глазом.

«То, что вы видите в сценах, которые мы создаем, реально; в них нет ничего сгенерированного компьютером », — сказал ведущий исследователь Дэн Смолли, профессор электротехники в BYU.«Это не похоже на фильмы, где световые мечи или фотонные торпеды никогда не существовали в физическом пространстве. Они реальны, и если вы посмотрите на них под любым углом, вы увидите, что они существуют в этом пространстве ».

Это последняя работа Смолли и его команды исследователей, которая привлекла внимание страны и всего мира три года назад, когда они придумали, как рисовать свободно плавающие объекты без экрана в космосе. Они называются дисплеями оптических ловушек. Они создаются путем захвата одной частицы в воздухе с помощью лазерного луча и последующего перемещения этой частицы вокруг, оставляя за собой освещенный лазером путь, который парит в воздухе; как «3D-принтер для света.”

Новый проект исследовательской группы, финансируемый за счет гранта Национального научного фонда CAREER, выходит на новый уровень и создает простые анимации в воздухе. Разработка прокладывает путь к захватывающему опыту, когда люди могут взаимодействовать с голографическими виртуальными объектами, которые сосуществуют в их непосредственном пространстве.

«Большинство 3D-дисплеев требуют, чтобы вы смотрели на экран, но наша технология позволяет нам создавать изображения, плавающие в космосе — и они являются физическими; не какой-то мираж, — сказал Смолли.«Эта технология может позволить создавать яркий анимированный контент, который вращается вокруг, ползет или взрывается из повседневных физических объектов».

Чтобы продемонстрировать этот принцип, команда создала виртуальные фигурки из палочек, которые ходят в воздухе. Они смогли продемонстрировать взаимодействие между своими виртуальными изображениями и людьми, попросив студента поместить палец в середину объемного дисплея, а затем заснять, как тот же палец-палочка идет и прыгает с этого пальца.

Смолли и Роджерс подробно описывают эти и другие недавние открытия в новой статье, опубликованной в журнале Nature Scientific Reports в этом месяце. Работа преодолевает ограничивающий фактор для дисплеев с оптическими ловушками: в этой технологии отсутствует возможность отображать виртуальные изображения, как показывают Смолли и Роджерс, можно моделировать виртуальные изображения, используя меняющийся во времени фон перспективной проекции.

«Мы можем поиграть с параллаксом движения и сделать дисплей намного больше, чем он есть физически», — сказал Роджерс.«Эта методология позволит нам создать иллюзию гораздо более глубокого отображения, вплоть до теоретического отображения бесконечного размера».

Чтобы узнать больше о голографической работе, которую профессор Дэн Смолли делает со своими учениками, посетите веб-сайт его лаборатории здесь: https://www.smalleyholography.org/

Оригами-подходы для биомедицинских приложений

ACS Omega. 2021, 12 января; 6 (1): 46–54.

Абдор Рахман Ахмед

^† Почести Колледж, Школа экологических и биологических наук, Университет Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси 08901, США

Оливия К.Gauntlett

^‡ Отдел химического машиностроения, Массачусетский университет Lowell, Lowell, Massachusetts 01854, United States

Gulden Camci-Unal

^‡ Департамент химического машиностроения, Массачусетский университет Лоуэлл, Лоуэлл, Массачусетс 01854, США

^§ Департамент хирургии, Массачусетский университет Медицинская школа, Вустер, Массачусетс 01655, США

^† с отличием Колледж, Школа экологических и биологических наук, Университет Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси 08901, США

^‡ Департамент химического машиностроения, Массачусетский университет Лоуэлл, Лоуэлл, Массачусетс 01854, США

^§ Департамент хирургии, Массачусетский университет Медицинская школа, Вустер, Массачусетс 01655, США

Поступило 29.10.2020 г .; Принято 2020 17 декабря

Абстракция

Современная биомедицина приложения требуют прогрессий, которые сочетают передовые технологии с соответствием естественным, сложные биосистемы.Эти достижения приводят к конформационным взаимодействиям. между биомедицинскими устройствами и биологическими организмами » конструкции. Биомедицинские приложения, адаптирующие подходы, вдохновленные оригами накопили желаемые авансы. Наряду с преимуществами для конкретных приложений, наиболее актуальные достижения, обеспечиваемые стратегиями, вдохновленными оригами включать в себя объемные структуры, способные соответствовать биосистемам, изменение формы из двухмерного (2D) в трехмерное (3D) структуры и биосовместимость.В этой статье исследование новых исследований, в основном в течение последнего десятилетия, с использованием оригами применения биомедицинских устройств, включая их теории, экспериментальные рассматриваются результаты и планы будущих испытаний. Этот мини-обзор содержит примеры, которые помогают продвижению биомедицинских приложений и держат многообещающие будущие открытия. Аппликации в стиле оригами В этой статье обсуждаются тканевые каркасы, подходы к доставке лекарств, стенты и катетеры, имплантаты, микрофлюидные устройства, биосенсоры, и использование оригами в хирургии.

1. Введение

Оригами определяется как процесс складывания бумаги; значение Этот процесс заключен в корнях японского слова: oru , означающее складывать, и kami , означающее бумагу. ¹ Традиционное оригами — это упрощенный процесс из исключительно фальцованной бумаги, при этом последовательность фальцовки обычно проходит вниз устно или без товарного знака. Впервые практиковался в Японии в шестого века, применение традиционного оригами было развлекательным и церемониальные / религиозные, а оригами стали признаны форма искусства через расширение практики. ¹ По мере того, как изготовление оригами становится все более распространенным, современное оригами стало основан на дополнениях к складной бумаге, таких как маркировка, резка, склейка и наклеивание ленты, а также художественное мастерство в нанесении товарного знака каждая последовательность создания. Сложность взаимодействия между различными частями конструкции оригами добавляет ей универсальности. ² Это побуждает к практической реализации таких методологии в средах, требующих минимальной инвазивности, как это видно во многих научных приложениях.Одним из примеров этого является использование оригами в виде микрохирургии желудочно-кишечного тракта робот. Это помогает свести к минимуму инвазивность во время операции и облегчить в производстве. ³ Такая практичность оригами изготовление также используется в инженерных установках. Другой К преимуществам ориентированных на оригами подходов можно отнести изготовление объемных структуры, которые могут соответствовать биосистемам, компактное развертывание, изменение формы возможности от двухмерных (2D) до трехмерных (3D) структур, экономическая эффективность, меньшая сложность и время изготовления, реконфигурируемость, и биосовместимость.Общие применения включают возможности реконфигурируемого хранилища. и упрощение производственных процессов. ⁴ Далее в настоящее время используются принципы оригами. и изучен в научных приложениях, таких как медицинские стенты, развертывание подушек безопасности в автомобилях и больших массивов солнечных панелей космических спутников. ⁵ С приложением оригами на медицинские стенты, гибкий складной способ доставки облегчает маневрирование через каналы различной формы в тело с расширением окончательной формы, происходящим в обозначенном локация, позволяющая проводить минимально инвазивные процедуры. ⁵ Оригами внутри подушек безопасности используется в контрактном состоянии хранилища с раздутым или 3D-расширением, развернутым только тогда, когда активирован. НАСА в настоящее время работает над созданием космических силовых установок для использования энергии на Земле и с приложением оригами, самосборка солнечных панелей в космосе достижима, что исключает необходимость сборка космонавтов. ⁶ Общая концепция к этим математическим и научным приложениям, меняет форму которые можно получить с помощью оригами. ⁷ Есть это широкий спектр этих методов, которые используются в настоящее время, и другие, которые изучаются в биомедицинских приложениях.

В синтетических биосистемах методы сборки преимущественно снизу вверх, в котором материалы накладываются слоями и добавляются пошагово процесс. ⁸ Механизм взят из естественное единство, сложность и трехмерность естественного происходящие биосистемы. Чтобы помочь этой субоптимальности, использование оригами в области медицинского устройства обеспечивает однородность материала, пригодность трансформировать из тонкого листа в объемную структуру, а также как преимущества простой конструкции, низкой стоимости материала и одноразового использования. ³ Математические и технологические приложения, Оригами, включая структуру и кинематику, известны как оригами , и также используются для вывода этих биосистем. как и другие биомедицинские устройства. Открытие шести аксиом Хузиты и одна аксиома Хатори, каждая из которых определяет метод сворачивания, максимизирует использование оригамика в его применимости. ³ 3D-структуры могут быть дополнительно использованы с помощью программного обеспечения для моделирования и 3D-печать для получения точных рисунков, вариативности и индивидуальности. ⁸ Ячейка оригами , или трехмерная ячейка с загрузкой микроструктуры, также могут быть разработаны в областях микроструктуры контейнеры, а также каркасы для искусственных тканей. ⁵ Две формы оригами, 2D и 3D, или процесс изменения формы, удобен для вставки, перемещения, и удаление внутри тела и достигаются внешним сигналом использование химических, электрических или температурных инициаторов. ⁵ Изменяющие форму конструкции могут минимально помочь инвазивные процедуры и операции за счет уменьшения размеров конструкции компактной форме при входе и навигации.

Существующие биомедицинские устройства, в том числе биосенсоры, тканевые каркасы, и микрофлюидные устройства, перспективны в применении, хотя каждое сталкиваются с ограничениями в своем продвижении. Современные тканевые каркасы может анализировать свойства перспективного биологического организма как на клеточная и субклеточная основа. Биосенсоры могут использоваться для обнаружения различные биомаркеры состояния здоровья, судебно-медицинские исследования или обнаружение химикатов, а также реагентов тестовой среды и безопасность пищевых продуктов и воды. ⁹ Новые подходы нацеленные на биомолекулярное зондирование in situ в настоящее время изучаются. ⁸ Одно ограничение, с которым сталкивается традиционный биомедицинские устройства — их структуры 2D, в то время как большинство биосистем имеют трехмерную структуру, что приводит к потере информации. Например, приложение на основе оригами, которое может быть применено к тканевым каркасам это изменение формы от свернутой 2D-структуры к 3D геометрически сложная структура, которая обволакивает клетки или биомолекулы при воздействии к уникальным стимулам, меняющим форму. ⁸ Микрожидкостный устройства могут имитировать сосудистые сети в человеческом теле, чтобы служить различные приложения, такие как скрининг лекарств, доставка, или для создания васкуляризированных каркасов тканевой инженерии. ⁸ Однако эти устройства имеют ограничения, которые включать отсутствие поперечных сечений, которые напрямую совместимы с человеческое тело. Это ограничение можно устранить с помощью оригами. решения, в которых изогнутые и складчатые жидкостные сети могут помочь лучше воспроизвести 3D сосудистые сети человека. ⁸ Будущие усовершенствования биомедицинских приложений на основе оригами показать многообещающие достижения, включая возможность создания 3D-структуры, улучшающие биосовместимость и позволяющие изменять форму Особенности.

В рамках этого обзора применены современные техники оригами. исследуются выделить ключевые аспекты, способствующие многообещающему будущему в биомедицинские аппараты и синтетические биосистемы. Эти ключевые особенности в приложениях, основанных на оригами, меняют форму, непрерывность материала, биосовместимости, одноразовости и индивидуальной настройки.В обсуждаемые области применения включают тканевые каркасы в стиле оригами, подходы для доставки лекарств, стенты и катетеры, имплантаты, микрофлюидные использование устройств, биосенсоров и оригами в хирургии.

2. Тканевые каркасы в стиле оригами

Многообещающий научный применение оригами — это его использование в изготовление 3D-каркасов для тканевой инженерии и регенерации медицина. ¹⁰ Обширные повреждения тела часто требует направленных и усиленных средств регенерации тканей.Для таких средств широко известным подходом было использование каркасов, которые являются вспомогательными материалами шаблона, которые обеспечивают трехмерную среду для клеток, чтобы облегчить формирование ткани. ¹¹ Camci-Unal et al. создал бумагу в стиле оригами шаблонов в управлении отложением фосфата кальция остеобластами для минерализация по шаблону. ¹² Ватман фильтровальная бумага (сорт 114) толщиной 190 мкм и средней Размер пор 25 мкм был использован для изготовления каркасов в этом учиться.В качестве материала строительных лесов была выбрана бумага, потому что она состоит из натуральных целлюлозных волокон, биосовместим и гибкий и обладает способностью поддерживать жизнеспособность и рост клеток в трехмерных оригами-сложенных конструкциях. Бумажные подмости стерилизовали, засевают остеобластами в коллагене и культивируют до 21 дня. Отложение гидроксиапатита остеобластами бумажных каркасов затем были оценены с использованием аналитических методов. Например, кальций и фосфатное окрашивание проводились в дополнение к высокому разрешению СЭМ-микроскопия и элементный анализ для подтверждения образования гидроксиапатитовые минералы.Дополнительно микрокомпьютерная томография (микро-КТ) сканирование сыграло решающую роль в установлении распределения минерализованных области внутри сложенных оригами каркасов. ¹² Это исследование подтвердило концепцию использования фильтровальной бумаги. для изготовления тканевых каркасов в стиле оригами для биоминерализации. Благодаря широкой доступности бумаги, ее гибкости, низкой стоимости и биосовместимость, этот подход может быть использован в различных приложения тканевой инженерии, разработка персонализированных платформ для лечения заболеваний например, модели органов на бумаге и аналитическое обнаружение клеточных метаболиты.

В другом исследовании самосгибание на основе оригами 3D микроструктуры были получены с использованием альгината в качестве жертвенного компонента в каркасе процесс изготовления. Воспроизведение функциональных возможностей человека in vivo тканей обычно достигается с использованием сокультивированных клеток в трехмерных микросредах. He et al. обнаружил, что клеточное оригами выгодно поскольку он может обеспечить очень жизнеспособные условия культивирования в трехмерных условиях чтобы максимально увеличить область взаимодействия между разными типами клеток. ¹³ Узорчатые микроструктуры были получены с использованием монослой фибробластов (NIH 3T3) на микропланшетах, покрытых альгинатом и гепатоцеллюлярные клетки печени (HepG2).Клетки NIH 3T3 были впервые засеяны и культивировали на микропланшетах с последующим посевом клеток HepG2 на микропланшеты с прикрепленными фибробластами NIH 3T3 в течение 4 часов. Альгинат жертвенный слой облегчил отделение клеток от поверхность микропланшетов с использованием фермента альгинатлиазы. Деградация альгинатного слоя вызвали сворачивание узорчатого NIH 3T3 слой клеток вокруг клеток HepG2 для создания додекаэдра с Клетки NIH 3T3 действуют как шарниры между микроструктурами. Конфокальный микроскопические изображения были получены, чтобы выявить положение каждой клетки тип при формировании трехмерных микроструктур.Жизнеспособность сокультивированных клеток оценивали путем различения живых и мертвые клетки путем окрашивания жизнеспособности. Кроме того, суммы секретируемый альбумин из клеток HepG2 анализировали для оценки функциональность этих ячеек. ¹³ Всего, это исследование минимизировало процесс самосвертывания клеток с 3 дней. до 2 мин при высокой жизнеспособности клеток. Возможность варьировать микропланшет форма и дизайн придают универсальность производимым микроструктурам, что позволяет применять их в регенеративной медицине, клеточной терапии, и разработка лекарств.

Конструкция и применение самораскладывающейся оригами микрокапсулы с использованием термореактивные полимеры использовались для контролируемого и обратимого захват дрожжевых клеток. Стойчев и др. сообщил о фабрикации биоразлагаемые термореактивные капсулы с использованием поли ( N -изопропилакриламида) (PNIPAM) и поликапролактона (PCL). ¹⁴ Полимеры, образованные сшитыми четырех- и шестилучевыми звездообразные бислои с помощью фотолитографии. Полученные результаты показали, что звездообразные бислои изгибаются через 5–10 с при температурах ниже точки помутнения поли (NIPAM-ABP) и сформировали трехмерные капсулы (a – d).a – d демонстрирует термореактивность капсул определенного размера в соответствии с к перепадам температуры. Это было показано для четырех- и шестилучевых звезд. и напоминает обсуждаемое функциональное приложение. Дальше Функциональность бислоев была проверена на дрожжевых клетках, которые были засеяны на бислой полимера при повышенных температурах и инкапсулированы охлаждением полимерного бислоя. ¹⁴ Это Таким образом, исследование продемонстрировало термореактивные самоскладывающиеся капсулы. с улучшенными характеристиками для обратимой инкапсуляции ячеек.Такой складной механизм, вдохновленный оригами, показывает многообещающее применение. в контроле активности бактерий и грибков и даже показывает возможность сборки в 3D каркасы, которые можно использовать для клеток доставка и тканевая инженерия.

Примеры сотовой связи в стиле оригами Приложения. Термореактивный самосворачивающаяся капсула с обратимыми структурными изменениями. (а, в) Открыть конфигурация при повышенной температуре. (б, г) Полная инкапсуляция при пониженных температурах. Адаптировано с разрешения ссылки (14).Авторское право 2011 Soft Matter. (e) Пошаговая процедура изготовления бумажных каркасов с клетками. для использования в качестве имплантата (адаптировано с разрешения ссылки (15). Copyright 2015 National Академия наук).

Дальнейшее обучение оригами тканевая инженерия выявила емкость для сборки биофункциональной бумаги в разностороннюю структурированную строительные леса. Kim et al. смог интегрировать и манипулировать бумага с гидрогелем при создании систем каркасов, способных посев клеток. ¹⁵ Бумага на целлюлозной основе содержат макропористые структуры, облегчающие транспортировку питательных веществ и оксигенация. Полимерная пленка из поли (стирола- со -малеинового ангидрида) (PSMa) была нанесена на бумагу с использованием инициированного химическое осаждение из паровой фазы (iCVD). Пленка ПСМА обеспечила реактивную ангидридные группы с образованием ковалентной связи с аминогруппами в поли-L-лизине (PLL) для иммобилизации. Эффективность химически модифицированная бумага была испытана путем изготовления цилиндрической формы. формованные каркасы и покрытие их суставными хондроцитами кролика для реконструкции трахеи (д).е используется, чтобы показать последовательный процесс создания гидрогеля. и бумажные каркасы с ячейками для возможного внедрения в трахея кролика. Достигнута успешная функциональность in vivo с достаточной воздухонепроницаемостью и прочностью в дыхательных путях при полном замена естественной трахеи трансплантированной тканью. ¹⁵ Это исследование, как показано, объединяет концепции оригами с процессом iCVD для сохранения морфологии и устойчивости бумажных каркасов, необходимых в тканевой инженерии трахеи.Дополнительный применение конструкции с замком и ключом планарных листов при герметизации хондроциты для регенерации тканей демонстрируют универсальность использования подходы тканевой инженерии, основанные на оригами.

3. В стиле оригами Подходы к доставке лекарств

Использование оригами в доставке лекарств подходов видела большие успехи через исследование, в котором было внедрено устройство для пероральной доставки на основе самосворачивающиеся гидрогели. He et al. изготовили самосворачивающуюся миниатюру устройство, способное продемонстрировать улучшенную мукоадгезию, направленное однонаправленное доставка и защита лекарств через эпителий слизистой оболочки ¹⁶ (a – b).демонстрирует функциональность устройства с течением времени в контролируемой параметр. Результаты на рисунке показали повышенную способность складчатость и мукоадгезия. Это указывает на эффективность препарата в будущем. приложения доставки. Устройство изготовлено методом мягкой литографии. с использованием трех функциональных слоев, один из которых представляет собой мукоадгезивный материал, содержащий лекарственное средство слой вверху. PH-чувствительный, набухающий средний слой был сделан полиметакриловой кислоты (PMAA), сшитой с использованием триэтилена диметакрилат гликоля (TEGDMA).Не набухающий нижний слой изготовлен с использованием гидроксиэтилметакрилата (HEMA), поперечно сшитого диэтиленом диметакрилат гликоля (DEGDMA) и действует как диффузионный барьер предотвращение утечки препарата. Мукоадгезивный препарат был химически привязанный к двухслойному гидрогелю. Значительный отек имело место, когда чувствительный к pH PMAA подвергался воздействию жидкостей организма. что облегчило складывание и скручивание устройства при приклеивании к эпителию слизистой оболочки. Тесты эффективности проводились с использованием двух модельные препараты АО8 и БСА на тонком кишечнике свиньи. ¹⁶ Результаты показали, что миниатюрные гидрогелевые устройства получили трехмерные складчатые конструкции, способные к однонаправленной доставке и продемонстрировали многообещающие результаты перорального приема белков на основе наркотики.

Использование самосвертывающегося миниатюрного устройства для отображения динамической функциональности на слизистой оболочке. (а) Тестирование поведения складывания и время его берет для эффективного складывания. (б) Мукоадгезивное поведение устройства. со временем при помещении в буфер с pH 6,5 и температуре 25 ° C (адаптировано с разрешения ссылки (16).Авторское право 2005 Elsevier).

В другом исследовании сообщалось о подходе к доставке лекарств, основанном на оригами. складывание с использованием двухслойных гидрогелей для создания настраиваемых микрокапсул. Shim et al. использовали фотолитографию для изготовления бислоев гидрогеля, которые индуцировали инкапсуляцию in situ модельной небольшой молекулы при припухлость. ¹⁷ Использовали поли (2-гидроксиэтилметакрилат- со -акриловой кислотой) (p (HEMA- со -AA)). поскольку активный слой, способный набухать и управлять конформацией, изменяется в то время как поли (2-гидроксиэтилметакрилат) (p (HEMA)) использовался в качестве пассивного слой для подавления степени набухания.В форме цветка и снеговика микроструктуры были протестированы с флуоресцентно меченным декстраном как модельный инкапсулянт, чтобы обнаружить, что pH 9 вызывает сильное набухание и закрытый отсек, в то время как pH 4 восстановил плоскую конформацию высвободить содержимое микрочастиц. Это исследование, как показано, встроенные настраиваемые микрокапсулы, зависящие от анизотропного объемного расширения для обратимых конформационных изменений в бислое. ¹⁷ Результаты оказались многообещающими для применения таких микрокапсулы в доставке лекарств, трехмерная инкапсуляция клеток, тканевые каркасы, и приложения для мягкой робототехники.

4. В стиле оригами Стенты и катетеры

Принципы оригами были используется для изготовления стентов и катетеры для биомедицинского использования. В исследовании Taylor et al. исследуя медицинское использование конструкций оригами, применение катетеров при фибрилляции предсердий (ФП) было исследовано нарушение сердечного ритма за помощь в диагностике и лечении. ¹⁸ С расширением электрофизиологической (ЭП) терапии аритмии, безопасный и специализированный катетер для картографии необходим для создания точных пространственное распределение напряжения, собранное в разных местах по всему камеры сердца, чтобы найти и лечить источник аномального ткань. ¹⁸ В этом исследовании роман расширяемый катетер представлял собой круглый лист из поликапролактона с медным покрытием наносится около края листа для формирования катушек изображения, сложенных в выкройка оригами. Материал конструкции был достаточно гибким входить в сосудистую сеть тела, а также выходить в расширенном форма и достаточно жесткая, чтобы расшириться и принять форму по прибытии внутрь камера сердца. Способность катетера соответствовать тело человека и прохождение дуги аорты было оптимизировано с помощью математических модели, чтобы сравнить высоту, расширенную площадь и складскую площадь с расширенный диаметр, а также количество складок в конструкции.Совместимость полученной 3D-структуры с помощью МРТ была протестирована и подтвержденный. Этот новый катетер на основе оригами, используемый для диагностики и лечение аритмии, оказалось многообещающим с возможностью объединены с настроенными и подобранными катушками для визуализации, что дает катетер Совместимость с МРТ.

В другом исследовании применение оригами конструкции на катетерной основе были изучены диагностика и лечение фибрилляции предсердий (ФП) с целью оптимизации внутрисердечной магнитно-резонансной томографии (ICMRI). ¹⁹ Радиочастотная абляция (РЧА) терапия, форма малоинвазивной электрофизиологической терапии, определяет местонахождение аномальные ткани и удаляет те ткани, делая их электрически неактивный. Этот метод был реализован в исследовании Taylor et al. al. путем встраивания электродов RFA посредством микротехнологии и лазерной резки квадратные медные цепи прямо в наконечники квадратного поликапролактона лист, который затем был сложен в структуру оригами изо-флешера. ¹⁹ Преимущества катетера заключаются в оптимизированном соответствие судну как в походном, так и в развернутом виде, несколько катушек визуализации, которые позволяют выполнять параллельную визуализацию, а также недорогой и одноразовый дизайн.Предварительные исследования ex vivo показали многообещающие результаты, обеспечивающие высокое качество контрастного изображения и более быстрая визуализация, что повысило эффективность во время операции. мониторинг ФП. Помимо сердечных катетеров, оригами на основе развертываемые устройства также могут использоваться в приложениях, в которых расширение, развертывание или изменение формы не требуется.

Аналогично другое исследования показали многообещающие возможности применения киригами, разновидность оригами, добавляющая вырезание из сложенной бумаги. состав.Kim et al. созданы раздвоенные стенты с использованием структур киригами изготовлены из полимеров с памятью формы (SMP) на основе полиуретана. ²⁰ Здесь была использована новая стратегия 4D-печати для получения настраиваемых цилиндрических стентов в a – f. На этом рисунке показан кровеносный сосуд (a), раздвоенный стент, напечатанный на 3D-принтере (b, c), в обоих исходных и деформированные формы (d), спроектированные на основе его соответствия 3D репликация кровеносного сосуда. На рисунке показан процесс развертывания, теоретически (д) и экспериментально (е) вставки деформированного стент, боковая ветвь которого находится внутри основной ветви, а смещение к исходной форме при достижении точки разветвления крови судно.4D-печать SMP включала способность материала форма должна быть временной по морфологии, реагируя на инициирующий источник температуры. После формования в настраиваемую негативную копию кровеносного сосуда SMP были нагреты выше точки стеклования. температура ( T _г ), где они могут быть легко формованы и одновременно охлаждаются ниже T _g , в результате чего получается желаемая форма. Потому что пути крови сосуды подвергаются сжатию, жесткость стента как фактор повторяющегося рисунка и толщины структуры, необходимо быть управляемым для развернутого целевого сайта.Структуры, вдохновленные Киригами обеспечивает гибкость для удобного регулирования жесткости раздвоенные стенты. Это исследование доказало достижимое решение препятствие и препятствие обычных стентов в раздвоении сосудов путем неинвазивного введения тонкой структуры, которая преобразует к раздвоенной объемной форме через внешние раздражители.

Напечатано на 3D-принтере стент для кровеносного сосуда. Стенты в значительной степени основаны на дизайн киригами. (а) Модель кровеносного сосуда. (б) Соответствующий стент дизайн.(c) Стент с печатью с адаптируемыми конфигурациями. Длина и ширина стента 80 и 50 мм соответственно. (d) Этапы трансформации из развернутой в компактную форму. (e) Порядок развертывание стента. (f) Имитационный эксперимент, демонстрирующий адаптируемость после того, как попала в желаемую среду (адаптировано с разрешение из работы (20). Авторские права 2018 Авторы).

5. Имплантаты в стиле оригами

Задача создания и интеграции портативных имплантатов с различное поведение при развертывании и втягивании было тщательно проанализировано в исследовании, посвященном применению таких критериев имплантата для in vivo функциональность. ²¹ Bobbert et al. сфабрикованный развертываемый метаимплант, способный поддерживать компактный размер режим, обеспечивающий минимальную навязчивость. В стиле оригами структура изменила форму при приложении внешней силы (а – б). а – б представляет использование развертываемых мета-имплантатов в контролируемых условиях с использованием флакон и в теоретическом применении в качестве костного имплантата. В обоих настройки, приложенная сила изменяет начальную конформацию на втягиваться или расширяться в зависимости от внешних факторов стресса.Это позволяет имплантат должен быть правильно подогнан к его физическим условиям. Бистабильные структуры использовались из-за их способности объединяться в сложные мультистабильные структуры с более чем двумя устойчивыми положениями равновесия. Бистабильные элементы использовались для получения разворачиваемых в радиальном и осевом направлении структуры наряду с ауксетическими структурами. Поли (молочная кислота) (PLA) использовался как биосовместимый полимер и как основной материал в 3D печать из-за его биоразлагаемости и размещения в качестве шаблона для роста клеток.Тестирование на функциональность этих мета-биоматериалов использовали испытания на сжатие и растяжение. ²¹ Портативные имплантаты, использованные в этом исследовании, объединили параметры бистабильного элементы в создании структур с разнообразными силами, необходимыми в процессы развертывания и отзыва. Результаты этих 3D-структур показать потенциальные возможности применения в малоинвазивных хирургических вмешательствах и в использовать в качестве костных имплантатов.

Развертываемый метаимплант с различными возможностями развертывания и отозвать на основе приложенной силы.(а) Развертываемые и выдвижные функции имплантата в контролируемой настройке с использованием флакона для минимизации навязчивость. (b) Использование имплантата внутри тела в обеих конфигурациях. используется (Адаптировано с разрешения ссылки (21). Copyright 2018 Royal Общество химиков).

Другое исследование усилено выкройки оригами для складных ортопедических имплантаты из алюминия и титана. Вдохновленный русскими куклами, Bobbert et al. представила многослойные развертываемые имплантаты, увеличивающие по размеру с использованием силиконовых воздушных шаров и кубических структур различных размеров. ²² Охарактеризовано успешное развертывание имплантатов при развертывании самого маленького куба до контакта с большим кубом, в результате чего дальнейшее расширение. Бистабильность была вызвана в плоских компонентах разворачиваемых кубиков с помощью выкройки киригами, сделанной лазером резка. Контрольная группа имплантатов из полимолочной кислоты (PLA) был использован для сравнения эффективности с дизайнами на основе оригами. В 3D-конструкции на основе оригами состояли из алюминиевых листов, которые были лазерная резка и дизайн со сложным рисунком поверхности, тогда как титан листы использовались для демонстрации применения разработанных микрорельефов. при сохранении возможности складывания.Коэффициенты масштабирования 30%, 40%, и 50% были использованы для алюминиевых слоев, чтобы воспроизвести матрешку. принцип, помещая меньшие кубики внутрь больших. Оригами После установки имплантаты достигают размеров примерно в два раза больше. ²² Результаты исследования показали, что пористый алюминиевые метаимплантаты, изготовленные с использованием оригами и киригами, перспективен для малоинвазивных операций и позволяет избежать стресс-экранирования в ортопедических имплантатах.

6. Использование оригами в хирургии Microgrippers

Возможность интеграции реагирующих на раздражители отвязанные захваты можно выделить из-за его разнообразных исполнительных механизмов и навигации процедуры.Ghosh et al. расширил тему непривязанного мягкого захваты для доставки лекарств и роботизированной хирургии. ²³ Среди исполнительных механизмов встречаются магнитные исполнительные механизмы. чтобы максимизировать возможности для непривязанных приложений. Общее передвижение захватов также является наиболее универсальным и достижимым при использовании магнитные поля. Этого можно добиться, имплантировав магнитные частицы. на корпус захватов. ²³ Другое внешние раздражители, такие как тепловое воздействие, pH, свет или ионная сила также может использоваться в захватах в стиле оригами за счет использования композитов полимеров и гидрогелей.

Кроме того, непривязанный Микрогрипперы в стиле оригами могут быть задействованы с помощью термических или химических средств для захвата и извлечения субстратов или выполнить биопсию. Леонг и др. спроектированы металлические микрогрейперы, которые были вдохновлены цифрами членистоногих для достижения конформации всего 190 мкм. ²⁴ Дистанционное тепловое срабатывание микрозахватов достигалось при температурах около 40 ° C, в то время как при срабатывании использовались биологически безопасные реагенты. процесс. Захват и извлечение живых клеток фибробластов L929 были осуществляется с помощью термического и биохимического воздействия.В пробирке биопсия была выполнена на мочевом пузыре крупного рогатого скота с помощью теплового воздействия после образец был извлечен с помощью магнита. ²⁴ Исследование показало функциональность металла без привязи in vivo. микрозахваты для максимальной маневренности в хирургических условиях.

Дополнительные формы функциональности in vivo с использованием без привязки, типа придатка экспериментально и статистически показано, что микрогрейперы улучшают хирургические процедуры биопсии. Gultepe et al. реализован непривязанный эндоскопические микрозахваты в субмиллиметровом масштабе для отбора проб тканей и диагностические цели (a – c). ²⁵ а – с представляет структура и относительный размер микрозахватов для справки. Извлечение собранной ткани показало успешность отбора проб 45% и 95% для захватов 300 и 1500 соответственно, в отличие от ранее рассчитанный 8% успех при использовании обычных методов биопсии. Еще одно приложение той же исследовательской группы использовало вдохновленные оригами ферромагнитные микрогрипперы для проведения биопсии свиней in vivo желчь для генетической диагностики и цитологического анализа ²⁵ (г – ж).d – f расширяет представление микрозахватов, чтобы показать широкомасштабное применение, доставка и извлечение микрогрейперов в толстая кишка. Рисунок особенно подчеркивает легкость нанесения большого количество микрогрейперов для эффективной биопсии. Эти примеры предоставляют многообещающая перспектива использования микрогрипперов в стиле оригами у людей как средство совершенствования методик биопсии.

Микрогрипперы используется для отбора образцов тканей и диагностики. (а) Открыть конфигурация. (б) Закрытая конфигурация.(c) Размер микрозахвата, который пропорционально меньше, чем используемые в настоящее время щипцы для биопсии. (d, д) Изображения микрогрипперов на поверхности толстой кишки. (f) Использование магнитного катетер для извлечения микрогриппера (адаптировано с разрешения из работы (25). авторское право 2013 Институт AGA. Опубликовано Elsevier Inc).

7. Микрожидкостные устройства и биосенсоры, созданные в стиле оригами

Методология оригами широко использовалась в смягчение разностороннего подхода к производству микрофлюидных устройств.Лю и др. изложил это в исследовании, в котором использовалась бумага на основе оригами. аналитические устройства (oPAD), которые могут быть объединены в несколько резервуаров, швеллеры, рама для складывания (а – г). ²⁶ а – д показывает многочисленные особенности бумаги, используемой для микрожидкостной устройство. Важные характеристики бумаги включают резервуары и угловые формы, специально предназначенные для зажима. Алюминиевый дом, в котором показано устройство в сборе и размещении. Устройство было изготовлены с использованием одного листа бумаги, на который был нанесен рисунок с помощью фотолитографии, собран вручную, что позволило свести к минимуму время и затраты на сборку.Сама бумага имела толщину 100 мкм и имела каналы, имели ширину 900 мкм и резервуары диаметром 2,5 мм. Последующий эффективность этих устройств была проверена путем размещения различных растворов различных цветов на oPAD, чтобы наблюдать эффект капиллярной действие внутри каждого устройства (e). ²⁶ e подчеркивает эффективность микрофлюидного устройство, позволяя решениям течь через назначенные каналы и резервуары без перемешивания. Результаты были показаны на девятислойной бумага. Слои устройства способствовали параллельному колориметрическому анализу нескольких аналитов, включая глюкозу и бычий сывороточный альбумин.Сходным образом, Gharaghani et al. использовалась микрофлюидная трехмерная тонкослойная хроматография (ТСХ). бумажные аналитические устройства (μPAD) как средство разделения и количественное определение двух азокрасителей для пищевого красителя, тартразина (E102) и индигокармин (E132). ²⁷ Оригами в сложенном виде бумажные устройства были недорогими, портативными и легко одноразовыми. В μPAD, содержащие 23 слоя бумаги, разделяли два красители по ширине бумаги. Образцы были специально размещать на гидрофильных участках устройства перед складыванием, чтобы свести к минимуму различия в уширении полосы и повышении эффективности разделения.Колориметрические результаты были сканированы с помощью недорогого настольного сканера. Соответственно, для анализа и количественной оценки использовался анализ цифровых изображений. отделившихся пятен после раскладывания устройства. ²⁷ Манипуляции с оригами при создании микрофлюидных устройств, как таковая, оказывается эффективной стратегией для обнаружения и разделения аналитов.

Отдельные компоненты, участвующие в трехмерной бумажной микрофлюидике устройство. (а) Хроматографическая бумага с резервуарами, каналами, и рама для складывания.(b, c) Верхний слой и нижний слой с внутренним резервуары и края для зажима. (d) Используемый алюминиевый корпус. для поддержки микрофлюидного устройства с отверстиями для раствора пробы добавление. (e) Развернутое бумажное микрофлюидное устройство, показывающее результаты различные образцы (адаптировано с разрешения ссылки (26). Copyright 2011 American Химическое общество).

Кроме того, оригами было используется для изготовления микрожидкостных приборы для обнаружения мошенничества с добавлением меламина в пищу. Xie et al.использовала технику складывания, вдохновленную оригами, при создании μPAD, в которых использовалась бумага с покрытием из полидиметилсилоксана (PDMS) для создание шаблонов для каналов разделения потока и анализа проб зоны. ²⁸ Сложенная бумага для печати с рисунком с PDMS, а затем хроматографическая бумага была помещена между сложенные слои. Эту сборку нагревали для получения однородного распределения. ПДМС на хроматографической бумаге для создания гидрофобных узоры. Тесты для колориметрического обнаружения меламина в молоке с использованием наночастицы золота (AuNP) показали эффективность недорогих μPAD до 0.Концентрация меламина 1 ppm, что ниже безопасного предел 1 ppm.

Кроме того, было показано, что oPAD используют более короткие каналы и встроенные резервуары для уменьшения расхода объема пробы. Chou et al. использовали трехслойные ОПАД для повышения концентрации эффект за счет использования дополнительной гидрофильной зоны в микрожидкостном устройств. ²⁹ Исследовательская группа проверила осуществимость oPAD с использованием флуоресцеина и флуоресцеина, меченных изотиоцианатом образцы бычьего сывороточного альбумина (FITC-BSA).Результаты показали, что удалось добиться 100-кратного увеличения концентрации образца в микрофлюидных устройствах из бумаги, сложенной оригами. Этот недорогой, быстрый, портативный и простой подход полезен для широкого круга биоаналитических приложения в бумажных устройствах типа «лаборатория на кристалле», например, для обнаружения, разделение и количественное определение биоаналитов.

8. Выводы

Хотя в области биомедицина, технологии и средства соответствующих приложений сложным, трехмерным биологическим системам требуются специальные стратегии для точно интегрировать совместимые биоструктуры в эти технологии.Оригами — это не только увлекательное искусство, но и эти научные потребности. На протяжении всего обзора мы обсуждали различных исследований, проведенных, в том числе in vivo, с использованием оригами адаптации биомедицинских приложений. Мы включили примеры для использование оригами при разработке тканевых каркасов, систем доставки лекарств, стенты и катетеры, хирургические имплантаты и захваты, микрофлюидные приборы и биосенсоры. Несмотря на преимущества использования оригами в биомедицинских исследованиях все еще существуют ограничения в использовании таких новые технологии, как полная степень и эффективность таких приложение еще не расширено.Это можно сделать с помощью различных модели, такие как те, что показаны в этой статье, но больше приложений in vivo еще предстоит открыть. Общее ограничение среди нескольких упомянутых устройств была биосовместимость и биоразлагаемость в интеграции устройств, созданных с использованием методов оригами. Контроль устройств в функциональной и практической среде также является основным точка дальнейших исследований структур на основе оригами. Эти ограничения решаются с помощью науки и техники биоматериалов.Конструкции на основе оригами имеют многообещающее будущее для практического использования. приложений, а также возможности для дальнейших исследований в направлении дополнительных использования и оптимизации. Стратегии, использующие принципы оригами дает возможность собирать биофункциональные материалы в структуры, способные к разнообразию, реагировать на раздражители, самосгибаться механизмы. Эти сложные конструкции минимизируют время сборки, стоимость и и прерывистость материала при оптимизации биосовместимости и форма, которая ограничивает инвазивность родоразрешения и извлечение этих устройств из тела.

Биографии

Абдор Рахман Ахмед сейчас учится на втором курсе в Колледж с отличием Университета Рутгерса через Школу окружающей среды и биологические науки. Кроме того, Абдор Рахман — Луи Стоукс. Ученый Альянса за участие меньшинств (LSAMP). Его исследования интересы включают микробиологию, биотехнологию, молекулярную биологию, нанотехнологии и оригами. Под руководством доктора Гулдена Камчи-Унала из UMass Lowell, Абдор Рахман получил ценную информацию о различные применения структур, вдохновленных оригами, а также обучение обширные навыки технического письма.

Оливия К. Гаунтлетт изучает химическую инженерию с биологической Концентрация и второстепенное по математике в Массачусетском университете Лоуэлл. Она работает научным сотрудником бакалавриата под руководством доктора В. Гулден Камчи-Унал. С 2019 года ее роль была сосредоточена на оказании помощи в исследованиях разработки костных цементов, культур клеток млекопитающих, аналитические лабораторные методы и приложения на основе оригами для биомедицинских использует.

Исследование профессора Гульден Камчи-Унал на интерфейсе биоматериалов, биоинженерия и диагностика внесли важный вклад в создание инженерных платформ для сердечно-сосудистой и костной ткани инженерия, заживление ран и обнаружение заболеваний, включая бактериальные и вирусные состояния (например,g., обнаружение вируса Covid-19 за 5 мин). Ее текущие исследовательские интересы включают разработку (i) следующего поколения функциональные биоматериалы с использованием нетрадиционных подходов для регенерации инженерия, (ii) новые инструменты для тканевой инженерии, вдохновленные оригами и модели орган на бумаге, (iii) бумажные биоматериалы и медицинские устройства, (iv) модели заболеваний in vitro для персонализированной медицины, и (v) недорогая диагностика в местах оказания медицинской помощи для решения проблем в глобальном масштабе. здоровье. Конечная цель ее исследования — улучшить здоровье человека. и качество жизни.

Вклад авторов

G.C.-U. задуманный исследования; A.R.A., O.C.G. и G.C.-U. написал, отредактировал и отредактировал рукопись.

Примечания

Эта работа была при поддержке Трансформационного проекта Американской кардиологической ассоциации Премия (19TPA341) и запуск в Массачусетском университете Лоуэлла средства.

Примечания

Авторы заявлять об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

Список литературы

• История оригами. https: // www.pbs.org/independentlens/between-the-folds/history.html (дата обращения 14.12.2020).
• Лаппала А. Складной наноразмер бумажные журавли — сила оригами и киригами в метаматериалах. IJBSBE 2018, 4, 166–167. 10.15406 / ijbsbe.2018.04.00119. [CrossRef] [Google Scholar]
• Johnson M .; Chen Y .; Hovet S .; Xu S .; Дерево B .; Ren H .; Токуда Дж .; Це З. Т. Х. Изготовление биомедицинского оригами: а современный обзор. Int. J. Comput. Помощь Радиол Сург 2017, 12, 2023–2032. 10.1007 / s11548-017-1545-1.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Peraza Эрнандес Э. А .; Hartl D. J .; Лагудас Д. К. Дизайн и моделирование конструкций оригами с плавными складками. Proc. R. Soc. Лондон, сер. А 2017, 473, 20160716.10.1098 / rspa.2016.0716. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Kuribayashi-Shigetomi K .; Onoe H .; Такеучи С. Клеточное оригами: самосгибание трехмерного микроструктуры, нагруженные клетками, движимые силой растяжения клеток. PLoS One 2012, 7, e5108510.1371 / journal.pone.0051085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Ландау Э. Солнечная энергия в стиле оригами. https://www.nasa.gov/jpl/news/origami-style-solar-power-20140814 (дата обращения 14.12.2020).
• Silverberg J. L .; Эванс А. А .; McLeod L .; Hayward R.C .; Hull T .; Santangelo C.D .; Коэн И. Прикладное оригами. Использование дизайна оригами принципы складывания перепрограммируемых механических метаматериалов. Наука 2014, 345, 647–650. 10.1126 / science.1252876. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Bolaños Киньонес В.А .; Zhu H .; Соловьев А. А .; Mei Y .; Грасиас Д. Х. Origami Biosystems: методы трехмерной сборки для биомедицины Приложения. Adv. Биосист 2018, 2, 1800230.10.1002 / adbi.201800230. [CrossRef] [Google Scholar]
• Singh A. T .; Lantigua D .; Meka A .; Taing S .; Pandher M .; Камчи-Унал Г. Бумажные датчики: новые темы и приложения. Датчики 2018, 18, 2838.10.3390 / s18092838. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Wu X .; Suvarnapathaki S .; Уолш К .; Камчи-Унал Г. Бумага как каркас для клеточных культур: Обучение старому материалу новым трюкам.MRS Commun. 2018, 8 (1), 1–14. 10.1557 / mrc.2018.8. [CrossRef] [Google Scholar]
• Lantigua D .; Келли Ю. Н .; Unal B .; Камчи-Унал Г. Спроектированный Платформы для клеточных культур на бумажной основе. Adv. Здравоохранение Матер. 2017, 6, 1700619.10.1002 / adhm.201700619. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Camci-Unal G .; Laromaine A .; Hong E .; Derda R .; Уайтсайдс Г. М. Биоминерализация Руководствуясь бумажными шаблонами. Sci. Rep. 2016, 6, 27693.10.1038 / srep27693. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• He Q.; Okajima T .; Onoe H .; Subagyo A .; Sueoka K .; Курибаяси-Сигетоми К. Оригами самосвертывание совместно выращиваемых Клетки NIH / 3T3 и HepG2 в трехмерные микроструктуры. Sci. Rep. 2018, 8, 4556.10.1038 / s41598-018-22598-х. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Стойчев Г .; Пурецкий Н .; Ионов Л. Самосворачивающийся цельнополимерный термочувствительный элемент микрокапсулы. Мягкая материя 2011, 7, 3277–3279. 10.1039 / c1sm05109a. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ким С. Х .; Lee H. R .; Yu S. J .; Хан М.E .; Lee D. Y .; Kim S. Y .; Ahn H. J .; Han M. J .; Lee T. I .; Kim T. S .; Kwon S.K .; Im S. G .; Хван Н. С. С гидрогелем бумажные каркасы для тканевой инженерии на основе оригами. Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 2015, 112, 15426–15431. 10.1073 / pnas.1504745112. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• He H .; Guan J .; Ли Дж. Л. Устный Устройство доставки на основе Самосворачивающиеся гидрогели. J. Контролируемое высвобождение 2006, 110, 339–346. 10.1016 / j.jconrel.2005.10.017. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Шим Т.S .; Kim S. H .; Heo C.J .; Jeon H.C .; Ян С. М. Контролируемый оригами складывание бислоев гидрогеля с устойчивой обратимостью для прочных микроносителей. Энгью. Chem., Int. Эд. 2012, 51, 1420–1423. 10.1002 / anie.201106723. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Тейлор А. Дж .; Chen Y .; Фок М .; Берман А .; Nilsson K .; Це З. Т. Х. Сердечно-сосудистый катетер с расширяемым оригами состав. J. Med. Устройство 2017, 11, 034505.10.1115 / 1.4036581. [CrossRef] [Google Scholar]
• Тейлор А.; Miller M .; Фок М .; Nilsson K .; Це З. Т. Х. Внутрисердечный Катетер для магнитно-резонансной томографии с выдвижными механизмами Origami. J. Med. Устройство 2016, 10, 020957.10.1115 / 1.4033151. [CrossRef] [Google Scholar]
• Kim T .; Ли Ю. Г. Трансформируемая форма раздвоенные стенты. Sci. Rep. 2018, 8, 13911.10.1038 / s41598-018-32129-3. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Bobbert F. S. L .; Janbaz S .; Задпур А.А. К развертыванию метаимплантаты. J. Mater. Chem. B 2018, 6, 3449–3455.10.1039 / C8TB00576A. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Bobbert F. S. L .; Janbaz S .; ван Манен Т .; Li Y .; Задпур А.А. русский кукла развертываемые мета-имплантаты: сочетание киригами, оригами и мультистабильности. Матер. Des. 2020, 191, 108624.10.1016 / j.matdes.2020.108624. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ghosh A .; Юн С .; Онгаро Ф .; Scheggi S .; Селару Ф. М .; Misra S .; Грасиас Д. Х. Мягкие без привязки к стимулам Захваты для доставки лекарств и роботизированной хирургии.Front Mech Eng. 2017, 10.3389 / fmech.2017.00007. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Leong T. G .; Randall C.L .; Benson B. R .; Бассик Н .; Стерн Г. М .; Грасиас Д. Х. Бесконтактные микрозахваты с термобиохимическим приводом. Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 2009, 106, 703–708. 10.1073 / pnas.0807698106. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Gultepe E .; Yamanaka S .; Лафлин К. Э .; Kadam S .; Shim Y .; Olaru A. V .; Limketkai B .; Хашаб М. А .; Каллоо А.N .; Gracias D. H .; Селару Ф. М. Биологический забор ткани с отвязанным микрогрипперы. Гастроэнтерология 2013, 144, 691–693. 10.1053 / j.gastro.2013.01.066. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Liu H .; Крукс Р. М. Трехмерный бумажные микрофлюидные устройства в сборе используя принципы оригами. Варенье. Chem. Soc. 2011, 133, 17564–17566. 10.1021 / ja2071779. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Gharaghani F. M .; Ахонд М .; Хемматинеджад Б. Трехмерное микрофлюидное оригами устройство для бумажной хроматографии: применение для количественного определения Тартразин и индигокармин в образцах продуктов питания.J. Chromatogr A 2020, 1621, 461049.10.1016 / j.chroma.2020.461049. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Xie L .; Zi X .; Zeng H .; Sun J .; Xu L .; Чен С. Недорогое изготовление микрожидкости на бумажной основе с использованием сложенной узорчатой ​​бумаги. Анальный. Чим. Acta 2019, 1053, 131–138. 10.1016 / j.aca.2018.12.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Chou K.-H .; Yeh S.-H .; Ян Р.-Дж. Расширенный образец концентрация на трехмерное оригами аналитическое устройство на бумажной основе с неоднородной канал анализа.Микрожидкость. Нанофлюид. 2017, 21, 112.10.1007 / s10404-017-1948-х. [CrossRef] [Google Scholar]

3d Star Kusudama «Wonder How To

Как к