Un microscopio a microscopia olografica digitale ad alta risoluzione (DHM) stampato in 3D

IL MICROSCOPIO STAMPATO AD ALTA RISOLUZIONE 3D POTREBBE AIUTARE A RILEVARE LE MALATTIE NEI PAESI IN VIA DI SVILUPPO

Un articolo di ricerca pubblicato nella rivista The Optical Society (OSA) Optics Letters descrive come i ricercatori hanno prodotto un microscopio a microscopia olografica digitale ad alta risoluzione (DHM) stampato in 3D.

I ricercatori si sono concentrati sulla creazione di un microscopio piccolo ma potente ed economico che sarebbe stato abbastanza robusto da essere utilizzato da ricercatori biologici professionisti nel campo senza accesso a un tavolo ottico. Lo strumento è in grado di fornire immagini 3D con una risoluzione doppia rispetto ai tradizionali sistemi DHM, che sono tipicamente utilizzati su tavoli ottici nei laboratori.

Fornire la diagnostica medica per le aree con assistenza sanitaria limitata

Come descritto nello studio, il microscopio stampato in 3D potrebbe essere potenzialmente utilizzato per diagnosticare malattie come la malaria, l’anemia falciforme, il diabete e altri. La semplicità e il basso costo della costruzione dello strumento, che è interamente composta da parti stampate in 3D e componenti ottici comunemente trovati, potrebbe “aumentare l’accesso a test diagnostici medici a basso costo”, secondo il leader del team di ricerca Bahram Javidi dell’Università del Connecticut , che afferma “sarebbe particolarmente vantaggioso nello sviluppo di parti del mondo in cui vi è un accesso limitato all’assistenza sanitaria e poche strutture diagnostiche ad alta tecnologia”.

Javidi continua, commentando che:

“L’INTERO SISTEMA È COSTITUITO DA PARTI STAMPATE IN 3D E COMPONENTI OTTICI COMUNEMENTE TROVATI, IL CHE LO RENDE POCO COSTOSO E FACILE DA REPLICARE.”

“Le sorgenti laser alternative ei sensori di immagine ridurrebbero ulteriormente i costi e stimiamo che una singola unità possa essere riprodotta per diverse centinaia di dollari. Anche la produzione di massa dell’unità ridurrebbe sostanzialmente il costo. “

Il microscopio stampato in 3D si basa sulla tecnologia DHM, un processo che produce un ologramma di un campione utilizzando l’interferenza creata tra le onde luminose, che viene poi convertita in un’immagine 3D. Questo approccio al microscopio è utile nella ricerca biomedica in quanto consente agli scienziati di visualizzare e quantificare in modo non invasivo il tessuto biologico. Tuttavia, di solito richiede una complessa configurazione ottica in un ambiente stabile per produrre misurazioni accurate, quindi perché è generalmente limitato ai laboratori.

Con il microscopio stampato in 3D, i ricercatori sono stati in grado di utilizzare la stampa 3D per creare un microscopio DHM che “è robusto e compatto per consentire un’implementazione portatile sul campo”, offrendo allo stesso tempo un’elevata stabilità temporale, superando le limitazioni mobili del DHM tradizionale .

Inoltre, il team di ricerca è riuscito a migliorare la risoluzione del DHM combinandolo con l’illuminazione strutturata (SI), una tecnica di microscopia “super-risoluzione” utilizzata per estendere la risoluzione di un sistema di imaging. Questo risultato è stato ottenuto utilizzando un modello di luce strutturato acquisito da un chiaro compact disc (CD). Javidi afferma: “La stampa 3D del microscopio ci ha permesso di allineare in modo preciso e permanente i componenti ottici necessari a fornire il miglioramento della risoluzione, rendendo anche il sistema molto compatto.”

Mettendo alla prova il loro microscopio stampato in 3D, il team di ricerca ha registrato le immagini di un diagramma di risoluzione, utilizzando il sistema DHM stampato in 3D con microscopia SI e illuminazione convenzionale.

Valutando le prestazioni dello strumento rispetto al DHM tradizionale, il microscopio stampato in 3D potrebbe raggiungere una risoluzione di 0,775 μm, che è il doppio rispetto al sistema DHM nativo. I ricercatori hanno anche condotto ulteriori esperimenti che hanno dimostrato la stabilità del sistema DHM stampato in 3D, poiché è stato in grado di analizzare le fluttuazioni delle cellule biologiche nel tempo, un processo che richiede misurazioni su una scala di poche decine di nanometri. Per dimostrare la sua applicabilità per l’imaging biologico, i ricercatori hanno utilizzato il microscopio stampato in 3D per fornire un’immagine 3D ad alta risoluzione delle alghe verdi, mostrata di seguito.

Secondo i ricercatori, il sistema DHM stampato in 3D è pronto per l’uso pratico, con piani per essere utilizzato in applicazioni biomediche come l’identificazione delle cellule e la diagnosi delle malattie. Lavoreranno anche con partner internazionali per la ricerca dell’identificazione della malattia in aree remote con accesso limitato all’assistenza sanitaria e continueranno a migliorare la risoluzione del sistema senza aumentare i costi di produzione.

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