根据一项新的研究，一种监测双光子光刻纳米级制造的新方法可以帮助提高制造3d工程组织支架的准确性和效率。组织支架模仿人体中发现的天然细胞外基质，为组织形成创造了理想的3D环境。
来自布朗大学Kimani Toussaint实验室的工程博士研究生孙洁月将在光学成像大会上展示这项研究。混合会议将于2023年8月14日至17日在波士顿举行。
“组织支架是一种三维结构，可以支持细胞或组织的生长和发育，用于生物医学应用，如组织工程、再生医学和药物测试。在微观尺度上，细胞的行为随支架几何形状的不同而变化。”“我们感兴趣的是以一种精确控制的方式来研究这些几何线索。”
双光子光刻利用被称为双光子吸收的非线性现象来产生特征尺寸小于衍射极限的3D结构。这种制造方法非常适合直接编写3D生物医学支架，因为它可以用于创建基于计算机辅助设计(CAD)模型的高分辨率，定义明确的复杂3D微结构。然而，评估用双光子光刻制造的结构的精度通常需要昂贵的，难以实现的显微镜方法。
在新的工作中，研究人员展示了一种新的原位监测方法，该方法使用自适应背景减法对双光子光刻制造进行实时逐层监测。它不需要对光学系统进行任何修改，并且在大多数双光子光刻系统中相对简单地实现。
该方法采用了一种监测和过程控制算法，提高了明场显微镜在轴向的光学切片能力。它的工作原理是在每层制作开始之前获取背景图像，然后从自适应背景中减去前景。这使得先前打印层的光学贡献被消除，显示单层信息。
研究人员通过制造一组具有随机方向的合成纤维，一种类似于任意组织支架的结构，展示了这种监测方法。三维模型由44个截面组成，轴向步长为1 μ m。经过图像处理和互相关计算，该算法被用来确定一个质量参数(q)，表示制作过程的保真度。如果q值低于某个阈值，则产生错误消息。
“通过优化工艺参数，我们以高几何保真度再现了输入支架模型，同时也揭示了建筑的内部特征。实验结果表明，新的监测和过程控制方法提高了双光子光刻纳米加工的质量和效率。这项工作为高保真合成结构化组织支架铺平了道路，”孙补充道。
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希望本篇文章《创新算法助力监控双光子光刻纳米工艺的研究进展》能对你有所帮助！
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