用于先进成像的微结构成像窗中可植入光学器件的微加工 体内 成像

我们将通过实时可视化技术，植入由生物相容性材料经3D激光打印制成的微型芯片，从而推动对活体动物中生物过程的研究。

主要挑战在于根据不同的书写条件，精细调整制造参数（如功率和速度），同时在同一样本的两个表面上精确且一致地构建微结构。准确的结果是建立一种通用的制备方案，用于制造一种创新的可植入光学成像工具，将大型微透镜直接耦合到三维微结构目标区域，以适用于多种生物应用。

在制造工艺优化完成后，我们正在开展芯片的植入以及成像功能的验证工作。例如，用于活体肌肉-材料相互作用的测试。

[AI 教师] 首先，开启飞秒近红外激光光源。通过安装在运动学镜架上的一系列光学元件和反射镜，调整激光束的光路，使其最终到达显微镜物镜。反复旋转反射镜，使光束在近红外对准过程中居中。利用针孔并通过背向反射对准法，将激光束垂直引导至样品 holder。将样品固定在样品 holder 上时，使用胶带将双滴涂覆的玻璃盖玻片固定在样品 holder 上，确保第二次沉积的液滴朝下。然后将样品 holder 安装在平移台上，手动安装样品 holder，再将长工作距离显微镜物镜安装在光路末端靠近样品的专用支架上，并使用物镜对样品进行居中对准。将激光功率设置为最小值，约为 5 毫瓦，足以在 CCD 相机软件中观察到光束反射。将激光束聚焦在第一层光刻胶液滴的上表面。沿液滴的曲率轮廓移动，以在 x 和 y 方向上定位样品边缘。使用软件将液滴中心设为绝对零参考点。将激光束聚焦在玻璃盖玻片上表面与样品中心处第一滴光刻胶底部之间的界面，并将此位置设为 z 轴的零参考点。沿负 x 轴方向移动约 3.5 毫米（适用于 12 毫米盖玻片），并对同一界面进行聚焦，将此位置设为 z 方向的绝对零参考点。同样地，在正 x 轴方向移动约 3.5 毫米，并对同一界面进行聚焦。然后倾斜样品，以校正负 x 轴与正 x 轴之间在 z 方向上的偏差。对 y 轴重复此前在 x 轴上演示的相同操作流程。当 x 和 y 轴均达到平衡后，返回中心位置，并对玻璃与光刻胶之间的界面进行聚焦。将此时新的聚焦 z 值设为 z 轴的零参考点。开启红色 LED 照明系统，以实时监测聚合过程。关闭激光后，沿 z 方向将物镜移至玻璃盖玻片下方，以定位玻璃底面与下层光刻胶液滴基底之间的第二个界面。将激光功率提高至 100 毫瓦，以启动双光子聚合。通过逐步增加 z 值调节焦点位置，直至聚合出一个简单的参考结构。将此初始焦点位置设为 z 轴的零参考点。将聚合功率设置在 100 至 200 毫瓦之间，并运行作为计算机数控程序的机器代码，驱动平移台制造所需的三维结构。接下来，沿 z 轴移动，返回至上层玻璃表面与上层光刻胶液滴之间的第一个界面。聚合一个简单的参考结构以定位该界面，并将第一条聚合线设为 z 轴的零参考点。将聚合功率调节至 15 至 20 毫瓦之间，并运行控制平移台运动的程序。关闭激光后，禁用 x、y 和 z 平移轴，从实验制造装置中取出样品 holder。撕下粘性胶带，将样品从 holder 上取下。样品显影后，将玻璃盖玻片放置在一个悬挂在接地平面上的样品 holder 上，使样品的微透镜面朝下。将样品置于紫外光源下方，使其相对于玻璃盖玻片表面垂直对准。对样品进行紫外照射，设置为 300 毫瓦，持续 120 秒。将紫外光源相对于样品平面法线位置倾斜 ±45 度，并重复曝光过程。将玻璃样品以 45 度角放置在 holder 上，相对于 SEM 相机的方向进行定位。对玻璃盖玻片的两个表面重复成像过程，以采集微支架和微透镜的三维 SEM 图像。本方法可实现同一器件两个表面三维微结构的聚合，确保优异的分辨率和稳定性。体外成像结果显示细胞成功在微支架内部生长，并通过微透镜进行观察，展示了该器件的一种最终应用实例。