Учёные создали дешёвые линзы для суперразрешающей микроскопии с помощью 3D-печати

Исследователи продемонстрировали, что с помощью бытовых 3D-принтеров и недорогих материалов можно изготавливать многоэлементные оптические компоненты для суперразрешающей микроскопии. Стоимость производства одной такой линзы составляет менее 1 доллара США (~80 рублей).

Используя метод, сочетающий 3D-печать, силиконовое литьё и УФ-отверждаемую прозрачную смолу, исследователи изготовили недорогой массив линз для суперразрешающей визуализации. Автор: Ральф Бауэр, Университет Стратклайда.

Новый подход, описанный в журнале Biomedical Optics Express, позволяет создавать полностью настраиваемые оптические детали и может привести к появлению принципиально новых типов систем визуализации.

«Мы создали оптические компоненты, которые позволяют визуализировать мельчайшие строительные блоки жизни с невероятной детализацией», — сказал ведущий автор исследования Джей Кристофер из Университета Стратклайда (Великобритания).

Учёные использовали изготовленные по их технологии линзы для создания многофокусного микроскопа структурированного освещения, который позволил получить изображения микротрубочек в цитоскелете клетки с разрешением около 150 нм.

Видео, демонстрирующее изображения, полученные с помощью микроскопа на основе 3D-печатной оптики. Автор: Джей Кристофер, Университет Стратклайда.

Ключ к качеству — литьё

Основной задачей было устранить оптическое рассеяние, возникавшее при фокусировке лазера через линзу, напечатанную слоями. Исследователи разработали метод литья: после 3D-печати и обработки исходной линзы с неё снимали силиконовую форму, которую затем заполняли недорогой УФ-отверждаемой смолой. Полученная деталь не страдала от дифракционных эффектов.

Сравнение поверхностей таких линз с коммерческими оптическими компонентами высокого и бюджетного класса показало их высокое соответствие. Данные, полученные с помощью 3D-печатного массива линз в лабораторном прототипе микроскопа, практически не уступали по качеству данным, полученным с использованием коммерческих стеклянных массивов.

«Наш новый подход может позволить учёным и компаниям получить доступ к инструментам, которые ранее были недоступны из-за высокой стоимости специализированных технологий», — отметил Кристофер.

В дальнейшем команда планирует исследовать возможности 3D-печати для создания оптики со множеством фокусных точек в трёх измерениях, бионических систем визуализации и комбинированных компонентов из разных материалов.