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ラボでやろう。

分子模型は直観的に構造を理解することに有用です。複雑な構造を持ったタンパク質の分子模型を手軽に印刷し、研究に役立てる日が来ることを目指してブログを開始しました。※2013年9月現在、ほぼその製法を確立出来つつあります。もし自分の研究室でも、と考えていらっしゃる方は、まず川上までご連絡ください。

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分子表面の模型データ作り。

分子表面の模型製作の話をします。

前にも書きましたが、3Dプリンターで印刷するには、そのプリンターのドライバソフトにデータをインポートしなければいけません。そしてほとんどすべての場合、STLファイルしか認識してくれません。したがって3Dデータは必ずSTL形式で製作する必要が有ります。

STLデータを直接吐き出せるPDBビューワは、今のところChimeraしかありません。
ただし、Meshlabなどを使用すると、VRMLファイルをSTLに変換できますので、VRMLが吐き出せるPymolも使用できるという事になります。(ただし分子表面モデルのみ可能、です。理由はまた後日書きます)

ではchimeraを使って分子表面データを作成してみましょう。
chimera起動後、menuから"fetch by ID"を選択し、pdbidを入力。するとリボンモデルとリガンド付近の残基側鎖がスティック表示された分子が描画されてくるはずです。
一旦すべて表示を消して(actions>Atoms/Bonds>hide)(actions>ribbon>hide)
分子鎖が沢山ある場合は模型にしたい分子鎖のみを選択し(select>chain>XXX)
actions>surface>showで分子表面を描写。するとつるっとした分子表面の像が描かれます。
そしてfile>export scene>stl形式で保存。
chimeraもpymolもそうなのですが、STLやVRMLで保存した時は、その大きさは、常に分子の1000万倍ちょうどになっています。これは大事なので覚えておいてください。

後はこれをCubeのソフトでインポートし、向きや大きさを調整し、印刷するだけです。
ラフト有、サポート有で印刷してみてください。これだけです。実に簡単。

…しかし印刷して出てきたものを見て気づきましたか?
印刷物はサポートが付いてきます。これを剥がすのですが、剥がした後はボコボコになってしまっています。
分子表面模型の場合、印刷した際の上方向から模型をみると綺麗なのですが、反対側からみると、サポート跡が目立って大変汚い模型に見えてしまいます。

リボンモデルの際に言おうと思ったのですが、このサポートの剥がした跡というのは、実は超音波カッターの腹面で抑えて「なめして」やると、つるっとしてあまり目立たなくなるのですが、分子表面の場合、入り組んだ凹凸面にカッターの腹の面を押し付けるのは難しいため、後処理が出来ず、この汚い見た目のままになってしまいます。

ではどうしてこの事態を回避するかというと、模型を上下二つの部位にぱかっと分け、どちらのパーツも、分けた面を下にして印刷し、サポートの剥がした跡を極力無くしたこのパーツ同士を、印刷後に張り合わせる方式をとるのです。印刷は、ラフト無で行い、サポートは形状に応じて有り無を決めてください。印刷後、ステージから剥がした面はつるっとした平坦な切断面(会合面)を再現することになります。ここでもちろん、warpingによる反りが有った場合は両パーツを張り合わせるのに不都合が出るのは理解できるでしょう。
したがって、反りの無いPLA、もしくは、カプトンテープで対策をとったABS樹脂での印刷が重要です。

分子表面データを分割する方法は、以前簡単に書きましたが、CADソフトで加工する必要が有りますが、無料で手に入るnetfabbが便利です。open>stlファイルを選択し、分割したい面をcutsのセクションで選びます。
あらかじめ分割したい方向が分かっている場合は、chimetaでのstl保存の前に、分子を分割したい方向に沿って配置して保存しておくと、netfabbでの操作が要りませんので便利です。ただnetfabb上でもrotate partsで方向はかえられるようですが。印刷したい方向のボリュームボタンで切断位置を選択し(CTスキャンを取るような感覚です)、execute cutで実行。切断面を平面で埋める"triangulate cut"で切断してください。(しかしそうでなくても、解放面が出来ているSTLをCubeでインポートすると自動で解放面が埋められて修正がかかっているようです)
パーツを選択し、右クリックでexport part>as stl (ascii)で保存。上下各パーツで行ってください。
Cubeでインポート後は、どちらかは天地をひっくり返す必要があるので切断面を下にして印刷してください。

長くなりましたね。画像があると良いのでしょうが、それはまた改めて本内容をまとめたサイトを作る際に準備したいと思います。
  1. 2013/08/01(木) 01:12:01|
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