قدّم باحثون طريقة مبتكرة لإنتاج عدسات بصرية منخفضة التكلفة للمجاهر فائقة الدقة ، تعتمد على الدمج بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وتقنية التشكيل بالقوالب.

وتتميز هذه العدسات بأن:

تكلفة إنتاج الواحدة منها أقل من دولار واحد

تتيح الحصول على صور عالية التفصيل للعينات البيولوجية

يمكن تصنيعها باستخدام معدات بسيطة ومتوفرة تجاريا

ويمثل هذا التطور فرصة مهمة للمختبرات ذات الميزانيات المحدودة لتطوير أنظمة تصوير متخصصة.

كيف صُنعت العدسات الجديدة؟

اعتمد الباحثون على:

طابعة ثلاثية الأبعاد منزلية

قوالب سيليكون

راتنج شفاف يتصلّب تحت الأشعة فوق البنفسجية

ومن خلال هذه المواد، نجحوا في إنتاج مصفوفة من العدسات المجهرية الدقيقة (Microlens Array)، وهي عنصر واحد يضم عددا كبيرا من العدسات الصغيرة، يُستخدم في المجاهر متعددة البؤر.

إمكانيات تصوير لم تكن متاحة سابقا

قال الباحث الرئيسي جاي كريستوفر من جامعة ستراثكلايد في اسكتلندا إن المكونات البصرية المطوّرة تتيح:

رؤية أدق البنى داخل الخلايا الحية

الحصول على صور عالية الوضوح كانت سابقا صعبة التحقيق بسبب التكلفة المرتفعة للعدسات الزجاجية التقليدية

وقد نُشرت تفاصيل التقنية في مجلة Biomedical Optics Express المتخصصة في البصريات الطبية.

استخدام العدسات في المجهر متعدد البؤر

ركّزت الدراسة على تطوير عدسات تُستخدم في المجهر متعدد البؤر ذي الإضاءة المُنظَّمة، وهو نوع متقدم من المجاهر يعتمد على:

أنماط ضوئية خاصة

عدة نقاط تركيز في الوقت نفسه

ويسمح هذا الأسلوب بتجاوز الحدود التقليدية للحيود الضوئي، وكشف تفاصيل دقيقة يصل حجمها إلى نحو 150 نانومتر.

تحدٍ تقني وحل مبتكر

كان التحدي الرئيسي أمام الباحثين هو تقليل التشتت البصري الناتج عن تركيز أشعة الليزر عبر عدسات مصنوعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد الطبقية.

ولحل هذه المشكلة:

أضيفت مرحلة معالجة لتنعيم الأسطح

ثم استُخدمت قوالب سيليكون مع راتنج شفاف

وأدى ذلك إلى إنتاج عدسات خالـية من التأثيرات الحيودية غير المرغوبة.

نتائج تضاهي العدسات التجارية

أظهرت الاختبارات أن:

جودة أسطح العدسات المطبوعة تماثل نظيراتها التجارية

الصور الناتجة لتراكيب مثل الأنابيب الدقيقة داخل الخلايا تكاد لا تختلف عن تلك التي تُنتج باستخدام مصفوفات زجاجية باهظة الثمن

آفاق مستقبلية للتقنية

يخطط الفريق البحثي مستقبلا إلى:

دراسة إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد في تطوير أنظمة متعددة البؤر أكثر تعقيدا

دمج مواد مختلفة داخل مكوّن بصري واحد لزيادة كفاءة الأداء وتعدد الاستخدامات.