萊布尼茲光子技術學院（IPHT）的科學家設計了一種低成本的3D列印顯微鏡，可以對其進行定製以滿足每個用戶的需求。
「 U2」圍繞模塊化的可列印立方體構建，學者們可以在其上安裝透鏡，LED和照相機部件的組合，以適合其特定的研究領域。該團隊將其設計發布在GitHub上後，現在希望採用者可以利用其工具包的功能，並繼續改善複雜科學研究的可訪問性。
萊布尼茲-IPHT的博士生本尼迪克特·迪德裡奇（Benedict Diederich）說：「我們希望使現代顯微鏡技術對廣大公眾開放。」 「這種自行構建的教學方法具有巨大的潛力，尤其是在大流行期間，當時在家中使用教材的機會受到嚴重限制。」
研究人員的模塊化設備已被證明能夠內置在正常工作的工作檯中。圖片來自《自然通訊》雜誌。
開源顯微鏡的好處
近年來，隨著現代生物學研究對顯微鏡所要求的功能列表不斷增長，其價格也在不斷增長。維護這種複雜的設備還需要大量的培訓，而這兩個問題都導致尖端的成像技術僅限於專業實驗室。
儘管市場上有更多定製的替代方案，但它們也可能成本高昂，並且難以修改或更改。此外，ISO和皇家顯微鏡協會（RMS）認證可能確保了這些設備的高標準，但科學家聲稱，他們也扼殺了任何潛在的設計創新。
為了解決這個問題，該團隊提出了「開放標準」的理由，該標準允許開發能夠簡單快速配置的設備。受到易用的μCube和火烈鳥顯微鏡套件的啟發，萊布尼茲的科學家們現在已經設計了自己的設備，其價格在100到400歐元之間。
CR2具有磁性底板，允許用戶添加各種附件以適合他們的研究領域。圖片來自《自然通訊》雜誌。
設計列印和應用CR2
該團隊的模塊化立方體作為其設備的中心，被3D列印到底座和蓋子上，以便儘可能輕鬆地添加插件。然後，將一個釹磁球磁鐵網格添加到顯微鏡的基板上，使其可以用作安裝點，並可以沿任何給定方向旋轉。
一旦設計了基礎，團隊便繼續為其開發一系列光學附件，並通過免費的MDK文件在線提供這些附件。通過初步測試，科學家們還發現可以通過各種行動裝置無線控制燈光設置和聚焦機制，從而證明了其兼容性。
基於在研究者柏林自由大學都因為採用了他們的病原體研究性學習，在那裡它被證明能夠在孵化器觀察活細胞內的UC2。據幫助製造顯微鏡的Diederich稱，該設備還顯示出優於其商業競爭對手的實際優勢。
萊布尼茲團隊現已在美國，英國，德國和挪威部署了他們的設備。圖片來自《自然通訊》雜誌。
Diederich說：「可用於在更長的時間內檢查病原體的商業顯微鏡的成本比我們的UC2裝置貴數百倍或數千倍。」 「您幾乎無法將它們帶入受汙染的實驗室，因為無法輕鬆清潔它們，因此您可能無法從中刪除它們。」
在其他地方，在耶拿大學醫院的一項研究中，UC2還幫助研究人員更好地了解了免疫系統如何對抗某些病毒。因此，萊布尼茲（Leibniz）小組得出結論，他們的設備非常適合於輔助生物研究，但他們希望將來也將其用作教學工具。
為了使他們的顯微鏡更容易接近，科學家們現在開發了一個名為「 The Box」的工具箱，該工具箱已在美國，英國和挪威的學校中進行了研究。「這些組件可以組合在一起構成投影儀或望遠鏡；您可以建立光譜儀或智慧型手機顯微鏡，」 Box的設計師BarboraMaríková說。
「我們甚至將UC2與我們的智慧型手機結合在一起，」在她的學校測試套件的艾米莉亞·沃爾瑟（Emilia Walther）補充說。「這使我們能夠在沒有任何主要光學知識的情況下經濟高效地構建自己的螢光顯微鏡，並開發出一種比較簡單的方法來檢測化妝品中的塑料顆粒。」
使用添加劑開發高級光學
儘管Leibniz團隊的模塊化設計與許多商用顯微鏡不同，但3D列印本身已被用於以各種方式優化光學設備。
巴斯大學的一個團隊已經為3D可列印「實驗室級」顯微鏡開發了開源設計，其成本低至18美元。「開放式彎曲」具有多種先進功能，例如電動樣品定位，聚焦控制和精確的機械平臺。
其他研究人員，例如康乃狄克大學的研究人員，已經使用3D列印技術創建了超高解析度顯微鏡。該團隊最終能夠製造出提供3D圖像的設備，其解析度是傳統數字全息顯微鏡（DHM）系統的兩倍。
在其他地方，RMIT大學的科學家試圖通過3D列印夾式智慧型手機顯微鏡來最大化顯微鏡的可及性。該過濾器使用戶能夠查看尺寸小於1/200毫米的物體的詳細信息，有可能使其成為即時診斷工具的理想之選。