Selon les chercheurs, la fibre optique peut être utilisée pour créer des structures microscopiques avec l’impression 3D à base de laser. Un jour certain, on utilisera cette technique avec un endoscope pour fabriquer de minuscules structures biocompatibles directement dans les tissus à l’intérieur du corps.
Cette capacité pourrait permettre de nouvelles façons de réparer les dommages aux tissus.
Comment une fibre optique aussi mince qu’un cheveu humain peut-elle créer des microstructures avec une résolution d’impression latérale (côte à côte) de 1 micron et une résolution axiale (profondeur) de 21,5 microns ?
Pour créer les microstructures, les chercheurs ont trempé l’extrémité d’une fibre optique dans un liquide connu sous le nom de photopolymère qui se solidifie, ou durcit, lorsqu’il est éclairé avec une couleur spécifique de la lumière. En utilisant la fibre optique, ils ont concentré la lumière laser numériquement, point par point dans le liquide afin de construire une microstructure 3D.
En imprimant des détails sur de grandes pièces, le nouvel outil de micro-fabrication ultracompact pourrait également être un complément utile aux imprimantes 3D actuelles disponibles dans le commerce qui sont utilisées pour tout, du prototypage rapide à la fabrication de dispositifs médicaux personnalisés.
« En utilisant une tête d’imprimante avec une faible résolution pour les pièces en vrac et notre imprimante comme tête d’impression secondaire pour les détails fins, la fabrication additive multi-résolution pourrait être réalisée », explique Paul Delrot, de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse.
Pourquoi les techniques actuelles sont difficiles à appliquer ?
Les techniques actuelles de micro-fabrication à base de laser reposent sur un phénomène optique non linéaire appelé photopolymérisation à deux photons pour durcir sélectivement un volume à l’intérieur d’un matériau photosensible liquide. Ces techniques sont difficiles à utiliser pour des applications biomédicales parce que la photopolymérisation à deux photons nécessite des lasers complexes et coûteux qui émettent des impulsions très courtes ainsi que des systèmes optiques encombrants pour délivrer la lumière.
« Notre groupe a une expertise dans la manipulation et la mise en forme de la lumière à travers les fibres optiques, ce qui nous a amenés à penser que les microstructures pouvaient être imprimées avec un système compact. De plus, pour rendre le système plus abordable, nous avons profité d’un photopolymère avec une réponse à dose non linéaire. Cela peut fonctionner avec un simple laser à onde continue, donc des lasers pulsés coûteux ne sont pas nécessaires », a déclaré Delrot.
L’ensemble de la recherche s’intitule “Single-photon three-dimensional microfabrication through a multimode optical fiber,” et est publiée dans Opt. Express, volume 26, numéro 2, 1766-1778 (2018).
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