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Nanoscribe推出全新Quantu
Quantum X shape雙光子無掩

Nanoscribe 3D打印技術實現高精度微型血管內窺鏡研發

閱讀：1450 發布時間：2020/10/21

作為Nanoscribe的重要客戶之一，斯圖加特大學聯手阿德萊德大學的研究人員和澳大利亞醫學研究中心，合作研發了世界上小的3D打印微型內窺鏡。該內窺鏡所用到的微光學器件寬度僅有125微米，可以用于直徑小于半毫米的血管內進行內窺鏡檢查。微型內窺鏡可以幫助檢測人體動脈內的斑塊、血栓和膽固醇晶體，因此對于醫學檢測極其重要，可以有助于減少中風和心臟病發作的風險。

該成果以“Ultrathin monolithic 3D printed optical coherence tomography endoscopy for preclinical and clinical use”為題，被發表在2020年近期光學期刊Light: Science & Applications上。Light作為Nature子刊，差不多是國內出版的SCI影響因子*的期刊了。

臨床前和臨床診斷越來越依賴于通過內窺鏡對內臟器官進行高分辨率可視化，例如常規的結腸鏡或胃鏡檢查。內窺鏡探頭的微型化對于小管腔或脆弱器官的無損成像非常必要。不過，目前的制造方法限制了高度微型化探頭的成像性能，阻礙了它們的廣泛應用。而Nanoscribe公司的高分辨率雙光子3D打印設備轉為從亞微米及到毫米級尺寸的超具挑戰性的微納加工制造而量身設計，可以完美克服這一局限。研發人員利用Nanoscribe公司的雙光子微納3D打印技術開發出了世界上小的血管內窺鏡，能夠安全插入直徑僅有幾百微米血管內。這項十分具有挑戰的技術關鍵在于在光纖制作具備精巧、自由曲面和強大功能特點的光學器件，以從血管內部獲取高質量圖像。

為了實現這款微光學器件的設計，斯圖加特大學的科研團隊運用Nanoscribe雙光子微納打印設備，聯合阿德萊德大學，阿德萊德醫院，阿德萊德SAHMRI研究所以及墨爾本莫納什心血管研究中心儀器，共同研發了這款微光學系統，實現了世界上小的內窺鏡。研究人員開發的這款成像設備如此之小，以至于能夠對老鼠的血管內部進行掃描成像。這款運用Nanoscribe微納加工技術的超薄內窺鏡拓寬了人類醫學領域應用，將幫助科學家更好地了解心臟病發作和疾病進展的原因，以及隨后的治療和預防方法。

^{Left：3D model of a probe superimposed on a real OCT scan of an artery.}^{Image: Simon Thiele, University of Stuttgart and Jiawen Li, University of Adelaide}

^{Right：3D-printed freeform total internal reflection mirror on the tip of a no-core fiber. Image: Simon Thiele, University of Stuttgart}

3D微納加工技術應用于光纖自由曲面微光學器件制造

德國Nanoscribe公司成立于2007年，總部位于卡爾斯魯厄。幾十年來對雙光子聚合技術不斷研究，現已成為微納米生產和3D打印的，也是成功的高科技公司之一。Nanoscribe基于雙光子聚合技術的3D打印設備制造精度*，幾乎可以滿足任何形狀物件的3D打印，并達到光學質量表面要求。無論結構的簡單還是復雜，自動化3D打印工藝均可做到所需物件的一步加工成型，做到所見即所得。

在光學設計中，傳統上需要權衡高分辨率，從而導致光束發散迅速，聚焦深度較小，而分辨率差，無法實現較大的聚焦深度。而在光學相干斷層掃描成像（OCT）中，包含著內窺鏡和血管內探針的導管鞘相當于負柱面透鏡，引起散光，增加微型探針的橫向分辨率的衰減。因此非色差的矯正對于在聚焦深度上獲得盡可能好的分辨率至關重要。科學家們新研發的微型內窺鏡利用Nanoscribe的雙光子聚合微納3D打印技術，將125微米直徑的微光學器件直接打印在光纖上，構建了一款功能齊全的超薄像差校正光學相干斷層掃描探頭，完美克服了這個困難。這是迄今有報道的尺寸小的自由曲面3D成像探頭，包括導管鞘在內的直徑僅為0.457 mm。

（圖示切片組織的染色顯微鏡高清圖像可以很好證實微型探針的使用效果。）