Microscopio impreso en 3D en menos de tres horas

En la Universidad de Strathclyde, en Glasgow, Escocia, un equipo de científicos se ha embarcado en un desafío inaudito para producir su propio equipo a un costo inmejorable: menos de £ 50 o alrededor de 60 €. Este microscopio tiene un cuerpo totalmente impreso en 3D, al igual que las lentes, utilizando una máquina SLA y resina transparente. Un proyecto que bien podría transformar el acceso a una herramienta de diagnóstico que hoy sigue siendo muy costosa. Pero, ¿su calidad está a la altura? ¿Qué podemos esperar de este tipo de equipos impresos en 3D?

En el sector médico, la fabricación aditiva es ampliamente utilizada para diseñar prótesis a medida, modelos anatómicos para preparar las cirugías, implantes, guías de corte y herramientas de todo tipo. Sin embargo, todavía es raro ver equipos de diagnóstico fabricados con impresión 3D. Aunque este no es el primer microscopio impreso en 3D del mundo, probablemente sea la primera herramienta de este tipo a gran escala diseñada específicamente para el análisis médico. Los investigadores de la universidad escocesa descargaron un modelo disponible públicamente de OpenFlexure. Añadieron una cámara, una fuente de luz y una Raspberry Pi.

El sitio web de OpenFlexure incluye varios modelos de microscopio (créditos: Flickr / OpenFlexure)

El microscopio impreso en 3D utiliza una sola lente, con un aumento de 2,9x y una apertura numérica de 0,07. Eso no es muy alto para un microscopio, pero su resolución es lo suficientemente buena como para realizar diagnósticos confiables a bajo costo.

Cómo hacer un microscopio impreso en 3D

El primer paso fue imprimir en 3D el marco del microscopio. Los investigadores eligieron el modelo v6 en OpenFlexure y luego cargaron los archivos STL en el laminador Bambu Studio. Optaron por el PLA negro, un espesor de capa de 0,2 mm y una densidad de relleno del 15%. Una Bambu Lab X1C imprimió las distintas piezas del cuadro en 10 horas, utilizando poco más de 260 gramos de filamento. Luego, los investigadores procedieron a ensamblar las diversas partes del microscopio.

La lente del condensador se rediseñó en Fusion 360 a partir de una lente disponible comercialmente. Una vez que el archivo STL estuvo listo, se importó a LycheeSlicer y se imprimió en la máquina de resina Elegoo Mars 3 Pro, utilizando resina Formlabs. La altura de la capa se estableció en 10 micras, con un ajuste de exposición de 9 segundos. En cuanto al postratamiento, se necesitaron 9 minutos para limpiar la pieza y 15 minutos para curar en una máquina adecuada.

Vistas frontal (a), oblicua (b) y lateral (c) del microscopio

Finalmente, la lente objetivo del microscopio también se rediseñó para la impresión 3D. La lente del objetivo se diseñó en una máquina Mars 2 de ELEGOO, también utilizando resina Formlabs. Se aplicaron los mismos pasos de postratamiento.

Los resultados

Después de las etapas de montaje, se realizaron varias pruebas para medir la efectividad del microscopio impreso en 3D. Los investigadores explicaron: «Para comparar el rendimiento de las imágenes del sistema, utilizamos objetivos de prueba estándar y muestras histológicas, a saber, una muestra de frotis de sangre teñida con Giemsa y una sección delgada de riñón de ratón teñido con hemotoxilina y eosina. Demostramos que se obtuvo una resolución subcelular, y lo corroboramos mediante imágenes de glóbulos rojos individuales y detalles anatómicos intrincados de la sección de riñón de ratón teñida».

Los resultados obtenidos son satisfactorios y muestran que la creación de lentes impresas en 3D puede reducir drásticamente el costo de un microscopio, permitiendo a los laboratorios con presupuestos más modestos, así como a las escuelas, equiparse. El Dr. Liam Rooney, investigador postdoctoral asociado que creó el dispositivo, concluyó: «Esto abre las puertas al acceso democratizado, la creación rápida de prototipos y el diseño a medida de microscopios y ópticas a una fracción del precio de los microscopios tradicionales. Podría ayudar a los científicos y médicos en países de bajos ingresos de todo el mundo, así como permitir a los estudiantes aprender más sobre la ciencia a través de un kit accesible y barato».

Todavía hay mejoras que realizar en el dispositivo, ¡pero los análisis iniciales son prometedores! ¿Te gustaría saber más sobre este microscopio impreso en 3D? Pincha aquí para leer este caso práctico completo.

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*Créditos de la foto de portada: Dr Liam M. Rooney / University of Strathclyde