受灯塔启发的定制显微镜镜头

这种超薄且成本低廉的镜片是3D打印的，能够将活细胞置于显微镜下，这将大大提高诊断能力。

类似于小型灯塔透镜的光学设备可以使您更容易观察皮氏培养皿，并观察生物学过程的分子水平细节，包括癌细胞的生长。由KAUST开发的新型镜头也非常具有成本效益。

许多生物成像技术需要将荧光染料添加到特定的细胞靶标上。但是最近开发的一种被称为受激拉曼散射(SRS)显微镜的方法可以通过使用激光脉冲从生物样本中收集分子振动信号来避免繁琐的标记步骤。SRS显微镜能够以实时速度产生高分辨率、无创图像，这促使研究人员将其也用于体内疾病诊断研究。

但是，SRS显微镜的一个缺点是检测系统会受到背景信号（称为交叉相位调制）的影响，该背景信号是由激光脉冲与样品之间的强烈相互作用产生的。

KAUST的Carlo Liberale解释说：“该背景信号无处不在，并在显微镜下观察复杂样品（例如活细胞）时降低了对比度。” “这也使鉴定目标分子变得困难。”

为了避免交叉相位调制的影响，大多数SRS显微镜需要使用能够收集广角光的笨重的玻璃物镜。但是，这类镜头几乎不可能装入用于培养活细胞进行生物成像的台式培养箱中。

Andrea Bertoncini是Liberale小组的一名研究人员，他带头使用激光三维打印技术制造了超薄SRS镜头。从灯塔透镜细长的设计中得到启发，KAUST团队将微小的透镜状和镜面状特征打印到只有几分之一毫米厚的透明聚合物中。

“这种透镜设计是一种非常有效的方法，可以将来自广角光源的光收集并重定向到我们的激光检测器，” Bertoncini说。“而且，由于它是如此之薄，因此很容易装入孵化器的封闭室中。”

KAUST研发的3D打印透镜，受灯塔光束启发，利用光学特性收集用于生物成像的激光信号。

在校准试验证实他们的新透镜可以拒绝交叉相位调制背景后，研究人员将目光转向了在传统培养皿中培养的人类癌细胞。这些实验表明，该透镜可以以类似于常规SRS显微镜的分辨率对细胞的内部成分进行成像，但格式要方便得多且便宜得多。

“我们通常用来收集SRS显微镜信号的目标需要几千美元，”Bertoncini说。“现在，我们有一种具有类似优点的镜片，但我们可以以不到这个价格十分之一的价格生产出来。”