La science et la technologie ont franchi une étape notable avec la création d’un microscope entièrement imprimé en 3D. Cette innovation, réalisée par des chercheurs écossais, met à disposition du public un outil de diagnostic à un coût extrêmement réduit. Comment cette avancée pourrait-elle transformer l’accès aux technologies scientifiques ?
Des scientifiques de l’Université de Strathclyde ont conçu le premier microscope du monde totalement imprimé en 3D en moins de trois heures pour un coût inférieur à 50 livres sterling. Cette réalisation, bien éloignée des prix élevés des microscopes traditionnels, repose sur un design accessible au public sur le site OpenFlexure. Les chercheurs ont imprimé le cadre du microscope et des lentilles en plastique transparent qu’ils ont eux-mêmes dessinées, utilisant des imprimantes 3D à bas coût.
L’assemblage final du microscope s’est fait avec une caméra achetée dans le commerce et une source lumineuse, le tout contrôlé par un processeur d’ordinateur Raspberry Pi. Pour éprouver les capacités d’imagerie de leur système, les scientifiques ont eu recours à des échantillons tests standards : un frottis de sang coloré et une coupe fine de rein de souris également colorée. Le microscope a montré une résolution sub-cellulaire, permettant de visualiser clairement des globules rouges individuels et des structures détaillées dans l’échantillon de rein.
L’accès démocratisé aux outils diagnostiques
Dr Liam Rooney, associé de recherche postdoctoral, qui a développé cet appareil avec la Professeure Gail McConnell à l’Institut de Pharmacie et des Sciences Biomédicales de Strathclyde, a déclaré : « En moins de trois heures, vous pouvez transformer un design, librement disponible sur Internet, en un microscope optique pleinement fonctionnel. » Cette innovation facilite l’accès démocratisé à des outils de diagnostic, accélère le prototypage et permet une conception sur mesure des microscopes et des optiques à une fraction du prix des modèles traditionnels.
Le microscope utilise une seule lentille avec un grossissement de 2,9x, ce qui est relativement bas, mais son pouvoir de résolution – essentiellement, la clarté avec laquelle un échantillon peut être observé – est crucial pour les diagnostics. Les microscopes diagnostiques traditionnels coûtent généralement entre 10 000 et 15 000 livres sterling.
Les éléments clés de l’innovation
L’élément central de ce microscope est constitué par les lentilles en plastique imprimées en 3D, sur lesquelles les Professeurs McConnell et Rooney travaillent avec des collègues du monde entier depuis trois ans. Le cadre de leur dispositif, déjà utilisé pour l’imagerie diagnostique dans des contextes à faibles revenus, combine avec ces lentilles imprimées en 3D – chacune coûtant 11 pence à fabriquer – pour rendre le microscope plus accessible, moins cher et plus rapide à construire.
Une étape importante pour atteindre ce résultat a été de garantir le contrôle de la forme de la lentille et d’éliminer les « artéfacts en escalier » qui apparaissent lorsque les imprimantes 3D ajoutent couche par couche de plastique pour construire une structure.
Les chercheurs ont présenté leurs résultats dans un article soumis pour publication dans le Journal of Microscopy, qui est actuellement en pré-impression avant d’être publié à la suite d’un examen par les pairs. « A fully 3D-printed optical microscope for low-cost histological imaging » – DOI: https://doi.org/10.1101/2024.12.16.628684
Les autres contributeurs au projet comprennent Jay Christopher et Ralf Bauer du Département de Génie Électronique et Électrique, Rebecca Craig et Brian Patton du Département de Physique à l’Université de Strathclyde, ainsi que Rebecca McHugh et Andrew Roe du Département de Bactériologie à l’Université de Glasgow.
Les auteurs ont reçu divers financements du Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques du Royaume-Uni (EPSRC), du Conseil de recherche médicale, du Conseil de recherche en biotechnologie et sciences biologiques (BBSRC), de la Société Royale et du Trust Leverhulme.
Source : Strathclyde
