Микропроизводство имплантируемой оптики, интегрированной в микроструктурированное окно визуализации для расширенной визуализации in vivo

Мы расширим возможности изучения биологических процессов у живых животных с помощью визуализации в реальном времени, вживив миниатюрный чип, изготовленный методом 3D-лазерной печати биосовместимого материала.

Основная сложность заключается в тонкой настройке производственных параметров, таких как мощность и скорость, с учетом различных условий записи, при этом микроструктура на обеих поверхностях одного и того же подмножества с точностью и согласованностью. Точным результатом является создание универсального протокола для изготовления инновационного, имплантируемого, оптического инструмента визуализации, напрямую связывающего большие микролинзы с целевой областью 3D-микроструктуры для различных биологических приложений.

Теперь, когда протокол изготовления оптимизирован, мы работаем над имплантацией и демонстрацией возможностей визуализации чипа. Например, для тестирования миоматериала in vivo.

[Инструктор по искусственному интеллекту] Для начала включите фемтосекундный источник лазера ближнего инфракрасного диапазона. Выровняйте оптический путь лазерного луча до тех пор, пока он не достигнет объектива микроскопа, с помощью ряда оптики и зеркал, установленных на кинематических креплениях зеркал. Итеративно вращайте зеркала, чтобы центрировать луч в ближнем инфракрасном диапазоне. Точечные отверстия направляют лазерный луч перпендикулярно держателю образца, выравнивая его с помощью центрирования обратного отражения. Чтобы закрепить образец на держателе для образцов, с помощью ленты закрепите двойную стеклянную крышку на держателе образца второй каплей вниз. Затем установите держатель образца на столики для трансляции, вручную установите держатель для образца, затем установите объектив микроскопа с большим рабочим расстоянием на специальную опору в конце оптического пути, рядом с образцом, и центрируйте образец с объективом. Установите мощность лазера на минимальное значение, примерно пять милливатт, достаточное для визуализации отражения луча в программном обеспечении ПЗС-камеры. Сфокусируйте лазерный луч на верхней поверхности первого резистивного падения. Следуйте за изогнутым профилем капли, чтобы найти края образца вдоль направлений x и y. Установите центр капли в качестве эталона абсолютного нуля с помощью программного обеспечения. Сфокусируйте лазерный луч на границе раздела между верхней поверхностью стекла и основанием первой капли фоторезиста в центре образца. Установите это значение в качестве нулевой привязки по оси z. Переместитесь в положение края в отрицательном направлении оси X примерно на 3,5 миллиметра для 12-миллиметрового защитного стекла и сосредоточьтесь на том же интерфейсе. Установите его в качестве абсолютного нуля в направлении z. Повторите то же самое для положительного направления оси X примерно на 3,5 миллиметра и сфокусируйтесь на том же интерфейсе. Затем наклоните образец, чтобы скорректировать отклонения в направлении z между отрицательной и положительной осями x. Выполните ту же процедуру, что и ранее по оси x для оси y. После балансировки по осям x и y вернитесь в центральное положение и сфокусируйтесь на границе между стеклом и резистом. Установите новое значение z фокуса в качестве нулевой привязки по оси z. Включите систему красной светодиодной подсветки для мониторинга процесса полимеризации в режиме реального времени. При выключенном лазере переместите объектив по оси Z ниже защитного стекла, чтобы найти вторую границу раздела между нижней поверхностью стекла и основанием нижней капли резиста. Увеличьте мощность лазера до 100 милливатт, чтобы инициировать двухфотонную полимеризацию. Настройте положение фокуса, увеличивая z до тех пор, пока простая опорная структура не полимеризуется. Установите это начальное положение фокуса в качестве нулевой точки отсчета вдоль оси z. Установите мощность полимеризации от 100 до 200 милливатт и запустите машинный код в качестве программы числового программного управления для поступательных этапов, чтобы изготовить желаемую трехмерную структуру. Затем двигайтесь по оси z, чтобы вернуться к первой границе между верхней поверхностью стекла и верхней каплей фоторезиста. Полимеризуйте простую структуру ссылок, чтобы найти интерфейс. Установите первую линию полимеризации в качестве нулевой точки отсчета по оси z. Отрегулируйте мощность полимеризации в диапазоне от 15 до 20 милливатт и запустите программу, управляющую поступательными движениями сцены. При выключенном лазере отключите поступательные оси x, y и z и извлеките держатель образца из экспериментальной производственной установки. Отклейте липкую ленту и отсоедините образец от держателя. После проявки образца поместите стеклянную крышку на держатель образца, подвешенный к плоскости заземления, уложив образец микролинзами вниз. Расположите образец под источником УФ-излучения, ориентированным перпендикулярно по отношению к поверхности стеклозащитного стекла. Подвергните образец воздействию ультрафиолетового излучения. Установите мощность 300 милливатт на 120 секунд. Наклоните источник ультрафиолетового излучения на плюс-минус 45 градусов относительно нормального положения плоскости образца и повторите процедуру воздействия. Поместите образец стекла на держатель под углом 45 градусов по отношению к ориентации камеры SEM. Повторите процесс получения данных для обеих поверхностей стеклозащитного стекла, чтобы получить трехмерные СЭМ-изображения микроскаффолдов и микролинз. Представленная процедура позволяет проводить полимеризацию 3D микроструктур обеих поверхностей одного и того же устройства, обеспечивая превосходное разрешение и стабильность. Визуализация in vitro показала успешный рост клеток внутри микрокаркаса, визуализированного через микролинзы, представляя собой пример окончательного применения предложенного устройства.