Используя подход, сочетающий 3D-печать, силиконовое формование и прозрачную УФ-отверждаемую смолу, исследователи изготовили недорогой массив микролинз для получения изображений сверхвысокого разрешения в многофокусном микроскопе со структурированным освещением. Здесь показаны отдельные лазерные лучи микролинз. Автор фото: Ральф Бауэр, Университет Стратклайда.
Исследователи из Университета Стратклайда продемонстрировали, что потребительские 3D-принтеры могут производить сложные оптические компоненты для микроскопии сверхвысокого разрешения по цене менее $1 за линзу, что потенциально может изменить доступ к передовой микроскопии, ранее ограниченной хорошо финансируемыми лабораториями.Прорыв, о котором было объявлено 13 января 2026 года Optica Publishing Group, описывает метод изготовления, сочетающий 3D-печать, силиконовое формование и УФ-отверждаемую смолу для создания массивов микролинз, способных разрешать биологические структуры с точностью около 150 нанометров — производительность, сопоставимая с коммерческими микроскопами сверхвысокого разрешения стоимостью в сотни тысяч долларов.
Преодоление дифракционного барьера
«Мы создали оптические компоненты, которые позволяют визуализировать мельчайшие строительные блоки жизни с удивительной детализацией», — сказал ведущий автор исследования Джей Кристофер из Университета Стратклайда. «Этот подход открывает возможность для создания индивидуальных систем визуализации и делает доступными сценарии получения изображений, которые традиционно либо невозможны, либо требуют дорогостоящих услуг по производству стеклянной оптики».
Команда разработала новое решение для преодоления фундаментального ограничения 3D-печатной оптики: послойный процесс печати создаёт неровности поверхности, которые рассеивают лазерный свет. Сглаживая напечатанные поверхности дополнительным печатным материалом — более быстрая альтернатива традиционной полировке — а затем создавая силиконовые формы, заполненные недорогой УФ-отверждаемой прозрачной смолой, исследователи устранили дифракционные эффекты, которые в противном случае ухудшили бы качество изображения.
Используя изготовленные массивы линзочек в мультифокальном микроскопе со структурированной подсветкой, команда получила изображения микротрубочек в клеточных цитоскелетах с результатами, «практически идентичными по качеству тем, что получены с использованием коммерческих стеклянных массивов линз», по словам руководителя исследовательской группы Ральфа Бауэра.
Демократизация передовых методов визуализации
Исследование основывается на более ранней работе команды из Стратклайда по созданию полностью 3D-печатного микроскопа менее чем за три часа стоимостью около 60 долларов, при этом линзы обходились всего в 11 пенсов за штуку. Кристофер отметил, что новая возможность сверхвысокого разрешения может "дать ученым и компаниям доступ к инструментам, которые ранее были недоступны из-за специализированной технологии и высокой стоимости".
Точные измерения поверхности подтвердили, что поверхности 3D-печатных линз соответствуют как высококлассной, так и бюджетной коммерческой оптике. Препринтная версия исследования показала шероховатость поверхности 30 ± 2,5 нанометра для 3D-печатных элементов по сравнению с 37 ± 1,4 нанометра для коммерческой стеклянной оптики.
Будущие применения
Исследователи планируют изучить трёхмерные фокальные массивы, биоинспирированные конструкции систем визуализации и гибридные компоненты, сочетающие прозрачные и непрозрачные материалы. Результаты исследования, опубликованные в журнале Biomedical Optics Express, появились в то время, когда рынки микроскопии сверхвысокого разрешения продолжают расширяться, а системы стоимостью свыше 200 000 долларов ограничивают широкое распространение за пределами крупных научно-исследовательских учреждений.
«Используя недорогие 3D-принтеры и материалы, они смогут производить собственные компоненты для решения стоящих перед ними задач и, в свою очередь, создавать уникальные решения в области научных исследований и разработки продуктов», — сказал Кристофер.
Комментариев нет:
Отправить комментарий