La lentille mince et économique est imprimée en 3D et a la capacité de mettre des cellules vivantes sous le microscope, ce qui améliorerait considérablement le diagnostic. Crédit :Andrea Bertoncini
Un dispositif optique qui ressemble à une lentille de phare miniaturisée peut faciliter l'examen des boîtes de Pétri et observer les détails au niveau moléculaire des processus biologiques, y compris la croissance des cellules cancéreuses. Développé par KAUST, le nouvel objectif est également très rentable.
De nombreuses techniques de bio-imagerie nécessitent l'ajout de colorants fluorescents à des cibles cellulaires spécifiques. Mais une méthode récemment développée connue sous le nom de microscopie à diffusion raman stimulée (SRS) peut éviter des étapes de marquage fastidieuses en utilisant des impulsions laser pour collecter des signaux de vibration moléculaire à partir d'échantillons biologiques. La capacité des microscopes SRS à produire une haute résolution, Les images non invasives à des vitesses en temps réel ont incité les chercheurs à les déployer également pour des études de diagnostic de maladies in vivo.
Un inconvénient des microscopes SRS, cependant, est que le système de détection est affecté par un signal de fond, connu sous le nom de modulation de phase croisée, qui est généré par les interactions intenses entre les impulsions laser et les échantillons.
« Ce signal de fond est omniprésent et réduit le contraste lors de l'observation microscopique d'échantillons complexes, comme les cellules vivantes, " explique Carlo Liberale de KAUST. " Cela rend également difficile l'identification des molécules cibles. "
Pour éviter les effets de la modulation de phase croisée, la plupart des microscopes SRS doivent utiliser des objectifs en verre volumineux capables de collecter de grands angles de lumière. Cependant, ces types de lentilles sont presque impossibles à installer dans les incubateurs sur scène qui sont utilisés pour cultiver des cellules vivantes pour la bio-imagerie.
Andréa Bertoncini, chercheur dans le groupe de Libérale, travail de fer de lance pour créer une lentille SRS ultramince en utilisant l'impression tridimensionnelle (3-D) à base de laser. S'inspirant de la conception élancée des lentilles de phare, l'équipe KAUST a imprimé de minuscules caractéristiques semblables à des lentilles et à des miroirs dans un polymère transparent d'une épaisseur de seulement une fraction de millimètre.
"Ce type de conception de lentille est un moyen très efficace de collecter et de rediriger la lumière provenant de sources grand angle directement vers notre détecteur laser, " dit Bertoncini. " Et comme il est si fin, il rentre facilement dans les chambres fermées d'un incubateur."
Une lentille imprimée en 3D développée au KAUST utilise des caractéristiques optiques inspirées des faisceaux des phares pour collecter des signaux laser pour la bio-imagerie. Crédit :KAUST; Andrea Bertoncini
Après que les essais d'étalonnage aient confirmé que leur nouvel objectif pouvait rejeter le fond de modulation de phase croisée, les chercheurs se sont tournés vers des cellules cancéreuses humaines cultivées dans une boîte de Pétri conventionnelle. Ces expériences ont révélé que la lentille pouvait imager les composants internes de la cellule avec une résolution similaire aux microscopes SRS conventionnels, mais dans un format beaucoup plus pratique et moins cher.
"Les objectifs que nous utilisons normalement pour collecter les signaux du microscope SRS coûtent quelques milliers de dollars, " dit Bertoncini. " Maintenant, nous avons un objectif avec des avantages similaires que nous pouvons produire pour moins d'un dixième de ce prix. "
