Ein Team von Forschern der Universität Stuttgart und University of Adelaide haben das weltweit kleinste Mikro-Optik aus einem 3D-Drucker entwickelt. Mit dem Gerät ist es möglich feinste Arterien zu untersuchen. Damit lassen sich unter anderem wesentlichen Ursachen von Gefäßkrankheiten frühzeitig erkennen.

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Forschende der Universität Stuttgart und der University of Adelaide haben eine 3D-gedruckte Mikrooptik mit einem Durchmesser von 125 Mikrometern entwickelt. Diese sollen dabei helfen, endoskopische Untersuchungen von Cholesterin-Plaques und Thrombosen in Herzkranzgefäßen oder in der Halsschlagader zu ermöglichen. So lässt sich ein Herzinfarkt oder ein Schlaganfall frühzeitig erkennen und verhindern.

Die Arbeit zum Miniatur-Endoskop wurde in der Zeitschrift Nature Light Sience and Applications unter dem Titel „Ultrathin monolithic 3D printed optical coherence tomography endoscopy for preclinical and clinical use“ veröffentlicht und von der Universität Stuttgart in einer Pressemitteilung vorgestellt.

Endoskope bisher zu groß für feine Arterien

3D-gedruckte Mikrooptik
Die kleinste komplexe Endoskop-Optik der Welt hat einen Durchmesser von weniger als einem halben Millimeter (Bild © Florian Sterl, Sterltech Optics).

Feine Arterien können mit herkömmlichen dicken Endoskopen, wie wir sie von Magen- oder Darmspiegelungen kennen, nicht untersucht werden. Die Glasfaser-Technologie ist nur 125 Mikrometer dick, lässt sich aber nur schlecht mit einer Optik bestücken.

Ein Team von Forschern hat nun eine Mikro-Optik von nur 125 Mikrometern Durchmesser entwickelt, die direkt auf die Glasfaser gedruckt werden kann. Diese kann das Laserlicht zur Seite ablenken, auf einen Punkt fokussieren und gleichzeitig die Laserstrahl-Verzerrung beim Durchgang durch eine kapillar-förmige Kunststoff-Hülle korrigieren, die zum Schutz des Endoskops angebracht ist. Der Arzt erhält damit sehr genaue, dreidimensionale Bilder.

Weltweit kleinste Endoskop-Optik

Die kleinste komplexe Endoskop-Optik der Welt hat einen Durchmesser von weniger als einem halben Millimeter. Australier haben sie bereits an einer menschlichen Halsschlagader und an Mäuse-Arterien getestet. Sie erhielten extrem hochauflösende, dreidimensionale Aufnahmen der Gefäße. Die wesentlichen Ursachen von Gefäßkrankheiten, nämlich Plaques oder Cholesterin-Kristalle, konnten so schon früh erfasst werden.

Dr. Simon Thiele, der Verantwortliche für das Design der Miniaturoptik, geht davon aus, dass zu den bisher weltweit über 400 000 durchgeführten OCT-Endoskopieuntersuchungen Millionen weitere hinzukommen könnten. Das Miniatur-Endoskop ließe sich leicht in Adern mit nur 0,5 mm Innendurchmesser einführen und drehen.

„Vielleicht wird es einmal möglich, mit einem geeigneten Laserstrahl diese Thromben rechtzeitig aufzulösen“, so der Stuttgarter Wissenschaftler. In einer Ausgründung soll die 3D-gedruckte Mini-Optik kommerzialisiert werden, die mit einem 3D-Drucker von Nano-3D-Drucker von Nanoscribe entstand. Vor knapp einem Jahr hat Nanoscribe mit Quantum X das weltweit erste System mit Zwei-Photonen-Graustufen-Lithographie (2GL) vorgestellt.

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