Соберите свой 3D-печатный микроскоп всего за 2 доллара

Исследователи Австралийского национального университета открыли новый способ создания линз, каждая из которых стоит не больше цента. Новая методика позволила команде напечатать линзовую насадку, которая превращает смартфон в микроскоп для выявления кожных болезней.

Способ изготовления большинства современных линз ничуть не изменился со времен Исаака Ньютона: плоский стеклянный диск шлифуется и полируется до тех пор, пока он не примет необходимую изогнутую форму. Существуют и другие, более современные способы, например, с помощью заливки гелеобразных материалов в специальные формы. Тем не менее, оба этих способа являются слишком сложными и дорогими.

Капля прозрачной жидкости может преломлять свет, действуя по принципу линзы. Исследователи решили использовать эту особенность и попытались проанализировать эффективность такой линзы.

«Прежде мне приходилось тратить немало сил, чтобы получить ту самую изогнутую форму, которая формируется обычной каплей под воздействием силы гравитации и безо всяких молдов», – сказал доктор Ли.

Для проведения процедуры требуется печь, предметное стекло микроскопа и обычный гелеобразный силиконовый полимер полидиметилсилоксан (ПДМС). Для начала небольшое количество ПДМС капают на стекло и обжигают в печи при температуре 70°С до затвердевания, образуя основу.

Потом на основу наносится еще одна капля ПДСМ, и стекло переворачивается. Сила гравитации тянет новую каплю вниз, придавая полимеру параболическую форму. После этого будущую линзу вновь отправляют в печь, пока она не затвердеет. Потом наносится еще несколько капель, чтобы выровнять форму линзы, что также положительно сказывается на качестве визуализации линзы.

С помощью нового метода исследователям удалось изготовить твердые линзы толщиной несколько миллиметров с увеличительной способностью до 160 раз и разрешением около 4 мкр (миллионных долей метра).

Также исследователи напечатали на 3D-принтере линзовую насадку, которая превращает камеру смартфона в дерматоскоп, аппарат для диагностики кожных заболеваний, таких как меланома. В то время как обычные дерматоскопы стоят 500 долларов и выше, телефонная версия обойдется вам всего в 2 доллара.

Прототип 3D-печатного дерматоскопа на смартфоне (Nexus 4, Google), который состоит из двух светодиодов, часовой батареи и линз, созданных вышеописанным способом. Себестоимость насадки составляет 2 доллара

Гистологический образец человеческой ткани под линзой из ПДСМ стоимостью 1 цент (слева) и линзой микроскопа стоимостью 300 долларов (справа)

Со слов Ли, новый дерматоскоп, изготовленный с помощью 3D-принтера и подходящий для применения в сельской местности и развивающихся странах, появится в продаже всего через несколько месяцев. Также этот инструмент может помочь фермерам обнаружить вредителей на своих полях.

Линзы можно использовать в лабораториях в качестве имплантируемых линз, которые помогут биологам изучать клетки в живом организме. Они могут стать идеальным решением для любителей биологии. Также их можно устанавливать в недорогие мобильные микроскопы для детей. «Простая оптика может оказаться очень мощной», – говорит Ли.

Новая технология описана в документе, опубликованном в бесплатном журнале Biomedical Optics Express организации Optical Society.

Статья подготовлена для 3DToday.ru