التصنيع الدقيق للبصريات القابلة للزرع مدمجة في نافذة تصوير مجهرية للتصوير المتقدم في الجسم الحي

سنمكن دراسة العمليات البيولوجية في الحية من خلال التصور في الوقت الفعلي ، وزرع شريحة مصغرة ، يتم تصنيعها بواسطة الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد لمادة متوافقة حيويا.

يتمثل التحدي الرئيسي في ضبط معلمات التصنيع ، مثل القوة والسرعة ، مع الأخذ في الاعتبار ظروف الكتابة المختلفة ، وفي الوقت نفسه ، البنية المجهرية في كلا السطحين من نفس المجموعة الفرعية بدقة واتساق. والنتيجة الدقيقة هي إنشاء بروتوكول متعدد الاستخدامات لتصنيع أداة تصوير بصرية مبتكرة وقابلة للزرع ، وربط العدسات الدقيقة الكبيرة مباشرة بالمنطقة المستهدفة للبنية المجهرية ثلاثية الأبعاد لمختلف التطبيقات البيولوجية.

الآن بعد أن تم تحسين بروتوكول التصنيع ، نحن نعمل على زرع وعرض قدرات التصوير للشريحة. على سبيل المثال ، لاختبار المواد العضلية في الجسم الحي.

[مدرب الذكاء الاصطناعي] للبدء ، قم بتشغيل مصدر ليزر الفيمتو ثانية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء. قم بمحاذاة المسار البصري لشعاع الليزر حتى يصل إلى هدف المجهر من خلال سلسلة من البصريات والمرايا المثبتة على حوامل المرآة الحركية. قم بتدوير المرايا بشكل متكرر لتوسيط الشعاع داخل محاذاة الأشعة تحت الحمراء القريبة. توجه الثقوب شعاع الليزر بشكل عمودي على حامل العينة عن طريق محاذاته باستخدام توسيط الانعكاس الخلفي. لتركيب العينة على حامل العينة ، استخدم شريطا لإصلاح زلة الغطاء الزجاجي المزدوجة على حامل العينة مع توجيه القطرة الثانية المودعة لأسفل. ثم قم بتركيب حامل العينة على مراحل الترجمة ، وقم بتركيب حامل العينة يدويا ، ثم قم بتركيب هدف المجهر لمسافة العمل الطويلة على الدعم المخصص في نهاية المسار البصري ، بالقرب من العينة ، وتوسيط العينة مع الهدف. اضبط طاقة الليزر على الحد الأدنى للقيمة ، حوالي خمسة مللي واط ، وهو ما يكفي لتصور انعكاس الشعاع على برنامج كاميرا CCD. ركز شعاع الليزر على السطح العلوي لسقوط المقاومة الأول. اتبع المظهر الجانبي المنحني للقطرة لتحديد حواف العينة على طول الاتجاهين x و y. اضبط مركز القطرة كمرجع صفر مطلق باستخدام البرنامج. ركز شعاع الليزر على الواجهة بين السطح العلوي لانزلاق الغطاء الزجاجي وقاعدة القطرة الأولى من مقاومة الضوء في وسط العينة. قم بتعيين هذا كمرجع صفري على المحور z. انتقل إلى موضع الحافة في اتجاه المحور x السالب لحوالي 3.5 ملم لانزلاق غطاء 12 ملم وركز على نفس الواجهة. اضبط هذا كمرجع الصفر المطلق على طول الاتجاه z. كرر نفس الشيء لاتجاه المحور x الموجب لحوالي 3.5 ملم وركز على نفس الواجهة. ثم قم بإمالة العينة لتصحيح الانحرافات في الاتجاه z بين محوري x سالب وموجب. قم بتنفيذ نفس الإجراء كما هو موضح سابقا على طول المحور x للمحور y. بمجرد موازنة كل من المحورين x و y ، ارجع إلى الموضع المركزي وركز على الواجهة بين الزجاج والمقاومة. قم بتعيين قيمة z الجديدة للتركيز كمرجع صفري على المحور z. قم بتشغيل نظام إضاءة LED الأحمر لمراقبة عملية البلمرة في الوقت الفعلي. مع إيقاف تشغيل الليزر ، حرك الهدف على طول الاتجاه z أسفل زلة الغطاء الزجاجي لتحديد موقع الواجهة الثانية بين السطح السفلي للزجاج وقاعدة القطرة السفلية للمقاومة. قم بزيادة طاقة الليزر إلى 100 مللي واط لبدء بلمرة الفوتونين. اضبط الموضع البؤري عن طريق زيادة z حتى يتم بلمرة بنية مرجعية بسيطة. قم بتعيين هذا الموضع البؤري الأولي كمرجع صفري على طول المحور z. اضبط قوى البلمرة بين 100 و 200 مللي واط وقم بتشغيل كود الماكينة كبرنامج تحكم رقمي بالكمبيوتر للمراحل الانتقالية لتصنيع الهيكل ثلاثي الأبعاد المطلوب. بعد ذلك ، تحرك على طول المحور z للعودة إلى الواجهة الأولى بين السطح الزجاجي العلوي والقطرة العلوية من مقاومة الضوء. بلمرة هيكل مرجعي بسيط لتحديد موقع الواجهة. اضبط السطر الأول من البلمرة كمرجع صفري على طول المحور z. اضبط طاقة البلمرة بين 15 و 20 مللي واط وقم بتشغيل البرنامج الذي يوجه حركات المرحلة الانتقالية. مع إيقاف تشغيل الليزر ، قم بتعطيل المحاور الانتقالية x و y و z وقم بإزالة حامل العينة من إعداد التصنيع التجريبي. شفاء الشريط اللاصق وافصل العينة عن الحامل. بعد تطوير العينة ، ضع زلة الغطاء الزجاجي على حامل عينة معلق من المستوى الأرضي ، مع وضع العينة مع توجيه العدسات الدقيقة لأسفل. ضع العينة تحت مصدر الأشعة فوق البنفسجية الموجه بشكل عمودي فيما يتعلق بسطح زلة الغطاء الزجاجي. تعريض العينة للأشعة فوق البنفسجية. اضبط على 300 مللي واط لمدة 120 ثانية. قم بإمالة مصدر الأشعة فوق البنفسجية إلى زائد وناقص 45 درجة فيما يتعلق بالموضع الطبيعي لمستوى العينة وكرر إجراء التعريض الضوئي. ضع عينة الزجاج على الحامل بزاوية 45 درجة فيما يتعلق باتجاه كاميرا SEM. كرر عملية الاستحواذ على كلا سطحي زلة الغطاء الزجاجي لجمع صور SEM ثلاثية الأبعاد للسقالات الدقيقة والعدسات الدقيقة. يسمح الإجراء المقدم ببلمرة الهياكل المجهرية ثلاثية الأبعاد لكلا السطحين من نفس الجهاز ، مما يضمن دقة واستقرارا ممتازين. أظهر التصوير المختبري نموا ناجحا للخلايا داخل السقالة الدقيقة ، والتي تم تصويرها من خلال العدسات الدقيقة ، مما يمثل مثالا على التطبيق النهائي للجهاز المقترح.