Un microscopio stampato in 3D in meno di 3 ore

All’Università di Strathclyde, a Glasgow, in Scozia, un team di scienziati ha intrapreso una folle sfida per produrre il proporio miscroscopio con un budget ridotto, circa 60 euro! L’intero corpo del microscopio è stato stampato in 3D, così come le lenti, utilizzando una macchina SLA e resina trasparente. Un progetto che potrebbe trasformare l’accesso a uno strumento oggi ancora molto costoso. Ma la qualità è all’altezza? Cosa possiamo aspettarci da questi strumenti stampati in 3D?

Nel settore medico, la produzione additiva è ampiamente utilizzata per progettare protesi su misura, modelli anatomici per preparare un’operazione, impianti o guide di taglio. È ancora raro però vedere strumenti da laboratorio realizzati con la stampa 3D. Sebbene questo non sia il primo microscopio al mondo stampato in 3D, è probabilmente il primo strumento di questa portata progettato specificamente per l’analisi medica. I ricercatori dell’università scozzese hanno scaricato un modello pubblico disponibile su OpenFlexure, hanno aggiunto una fotocamera, una fonte di luce e un Raspberry Pi.

Il microscopio stampato in 3D ha un singolo obiettivo, con un ingrandimento di 2,9x e un’apertura numerica di 0,07. Non è un valore molto alto per un microscopio, ma la risoluzione è sufficiente per una diagnosi affidabile a basso costo.

Le fasi di produzione del microscopio stampato in 3D

Il primo passo è stato quello di stampare in 3D il telaio del microscopio. I ricercatori hanno scelto il modello v6 su OpenFlexure e hanno caricato i file STL sullo slicer Bambu Studio. Hanno scelto come materiale il PLA nero, uno spessore di 0,2 mm e una densità di riempimento del 15%. Una stampante 3D Bambu Lab X1C ha stampato le varie parti del telaio in 10 ore, utilizzando poco più di 260 grammi di filamento. I ricercatori hanno poi assemblato le varie parti del microscopio.

La lente del condensatore è il risultato di un lavoro di riprogettazione su Fusion 360 utilizzando una lente disponibile in commercio. Una volta che il file STL era pronto, è stato importato in LycheeSlicer e poi stampato sulla macchina a resina Elegoo Mars 3 Pro, utilizzando la resina Formlabs. L’altezza dello strato è stata impostata a 10 micron, con un’esposizione di 9 secondi. Il post-processing ha richiesto 9 minuti per la pulizia del pezzo e 15 minuti per la polimerizzazione in una macchina dedicata.

Infine, anche l’obiettivo del microscopio è stato riprogettato per la stampa 3D. La lente dell’obiettivo è stata ottenuta con una macchina Mars 2 di ELEGOO, utilizzando la resina Formlabs. Sono state applicate le stesse fasi di post-processing.

I risultati

Dopo le fasi di assemblaggio, sono stati eseguiti diversi test per misurare l’efficacia del microscopio stampato in 3D. I ricercatori spiegano: “Per valutare le prestazioni di imaging del sistema, abbiamo utilizzato target di prova standard e campioni istologici, ovvero un campione di striscio di sangue colorato con Giemsa e una sezione sottile di rene di topo colorata con emotossilina ed eosina. Abbiamo dimostrato che era possibile ottenere una risoluzione subcellulare e abbiamo corroborato questo risultato con l’imaging di singoli globuli rossi e di complessi dettagli anatomici della sezione di rene di topo colorata”.

I risultati ottenuti sono soddisfacenti e dimostrano che la creazione di lenti stampate in 3D può ridurre drasticamente il costo di un microscopio e consentire ai laboratori con budget più modesti, così come alle scuole, di attrezzarsi. Come promemoria, i ricercatori stimano il costo del loro microscopio stampato in 3D a circa 60 euro. Ci sono ancora miglioramenti da apportare a questo dispositivo, ma le prime analisi sono promettenti! Vuoi saperne di più su questo microscopio stampato in 3D? Leggi lo studio completo QUI.

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*Crediti foto copertina: Dr Liam M. Rooney/Université de Strathclyde