Un microscope imprimé en 3D en moins de 3 heures 

Eh oui, il semblerait qu’il soit possible de concevoir son propre microscope en seulement trois heures ! Et ce, grâce à l’impression 3D. À l’université de Strathclyde, à Glasgow en Écosse, une équipe de scientifiques s’est en effet lancée dans un défi fou afin de produire leur propre équipement à un coût battant toute concurrence – on parle ici d’une soixantaine d’euros. Tout le corps du microscope a été imprimé en 3D mais aussi les lentilles et ce avec une machine SLA et une résine transparente. Un projet qui pourrait bien transformer l’accès à un outil de diagnostic qui reste aujourd’hui très cher. Mais sa qualité est-elle au rendez-vous ? Que peut-on espérer d’un tel équipement imprimé en 3D ? 

Dans le secteur médical, la fabrication additive est très utilisée pour concevoir des prothèses sur-mesure, des modèles anatomiques pour préparer une opération, des implants ou encore des guides de coupe et outillage en tout genre. Il est encore rare de voir du matériel de diagnostic réalisé par impression 3D. Bien que ce ne soit pas le premier microscope imprimé en 3D réalisé dans le monde, il s’agit probablement du premier outil d’une telle envergure, spécialement conçu pour les analyses médicales. Les chercheurs de l’université écossaise ont téléchargé un modèle public disponible sur OpenFlexure. Ils y ont ajouté une caméra, une source de lumière et un Raspberry Pi.  

Le microscope imprimé en 3D utilise un seul objectif, avec un grossissement de 2,9x et une ouverture numérique de 0,07. Ce n’est pas très élevé pour un microscope mais sa résolution est suffisamment bonne pour effectuer des diagnostics fiables à moindre coût.  

Les étapes de fabrication du microscope imprimé en 3D

La première étape consistait à imprimer en 3D le cadre du microscope. Les chercheurs ont choisi le modèle v6 sur OpenFlexure et ont ensuite chargé les fichiers STL sur le slicer Bambu Studio. Ils ont opté pour du PLA noir, une épaisseur de couche de 0,2 mm et une densité de remplissage à 15 %. C’est une X1C de Bambu Lab qui a imprimé les différentes pièces du cadre en 10 heures, employant un peu plus de 260 grammes de filament. Les chercheurs ont ensuite procédé à l’assemblage des différentes pièces du microscope.  

La lentille du condenseur quant à elle est le résultat d’un travail de reconception sur Fusion 360 à partir d’une lentille disponible dans le commerce. Une fois le fichier STL prêt, il a été importé dans LycheeSlicer puis imprimé sur la machine résine Elegoo Mars 3 Pro, avec une résine Formlabs. La hauteur de couche a été fixée à 10 microns, avec un réglage d’exposition de 9 secondes. Côté post-traitement, il a fallu compter 9 minutes pour le nettoyage de la pièce et 15 minutes de durcissement dans une machine adéquate.  

Enfin, l’objectif du microscope a aussi fait l’objet d’une reconception pour être imprimé en 3D. La lentille de l’objectif a été conçue sur une machine Mars 2 du fabricant ELEGOO, également avec une résine Formlabs. Les mêmes étapes de post-traitement ont été appliquées.  

Les résultats obtenus

Après les étapes d’assemblage, plusieurs tests ont été effectués pour mesurer l’efficacité du microscope imprimé en 3D. Les chercheurs expliquent : “Pour évaluer les performances d’imagerie du système, nous avons utilisé des cibles de test standard et des échantillons histologiques, à savoir un échantillon de frottis sanguin coloré au Giemsa et une fine section de rein de souris colorée à l’hémotoxyline et à l’éosine. Nous avons démontré qu’il était possible d’obtenir une résolution subcellulaire, et nous avons corroboré ce résultat par l’imagerie de globules rouges individuels et de détails anatomiques complexes de la section de rein de souris colorée.” 

Les résultats obtenus sont satisfaisants et montrent que la création de lentilles imprimées en 3D peut baisser drastiquement le coût d’un microscope et permettre à des laboratoires au budget plus modeste mais aussi à des écoles de s’équiper. Pour rappel, les chercheurs estiment le coût de leur microscope imprimé en 3D à 60 euros environ. Il reste encore des améliorations à apporter à ce dispositif mais les premières analyses sont prometteuses ! Vous souhaitez en savoir plus sur ce microscope imprimé en 3D ? Retrouvez l’ensemble de l’étude ICI.

Que pensez-vous de ce projet ? Peut-il faire avancer la recherche médicale ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Vous êtes intéressés par l’actualité de l’impression 3D médicale et dentaire ? Cliquez ICI. Vous pouvez aussi nous suivre sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits photo de couverture : Dr Liam M. Rooney / Université de Strathclyde