연구원들은 두 가지를 모니터링하는 알고리즘을 설계합니다.

Aug 28, 2023

2023년 8월 3일

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by 옵티카

새로운 연구에 따르면 2광자 리소그래피 나노 규모 제조를 모니터링하는 새로운 방법은 3D 엔지니어링 조직 지지체 제작의 정확성과 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 조직 지지체는 신체에서 발견되는 천연 세포외 기질을 모방하여 조직 형성에 이상적인 3D 환경을 만듭니다.

Jieliyue Sun, 공학박사 브라운대학교 Kimani Toussaint 연구실의 학생이 Optica Imaging Congress에서 이 연구를 발표할 예정입니다. 하이브리드 회의는 2023년 8월 14~17일 보스턴에서 개최됩니다.

"조직 지지체는 조직 공학, 재생 의학 및 약물 테스트와 같은 생의학적 응용을 위해 세포 또는 조직의 성장과 발달을 지원할 수 있는 3차원 구조입니다. 세포의 행동은 미세 규모 수준에서 다양한 지지체 형상에 따라 다릅니다."라고 Sun은 설명했습니다. "정확하게 제어된 방식으로 이러한 기하학적 단서를 조사하는 것이 우리의 관심사입니다."

2광자 리소그래피는 2광자 흡수로 알려진 비선형 현상을 사용하여 회절 한계보다 작은 크기의 3D 구조를 생성합니다. 이 제조 접근 방식은 CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델을 기반으로 고해상도의 잘 정의된 복잡한 3D 미세 구조를 만드는 데 사용할 수 있기 때문에 3D 생체의학 스캐폴드를 직접 작성하는 데 매우 적합합니다. 그러나 2광자 리소그래피로 제작된 구조물의 정밀도를 평가하려면 일반적으로 비용이 많이 들고 현미경 방법을 구현하기가 어렵습니다.

새로운 연구에서 연구원들은 2광자 리소그래피 제조의 실시간 레이어별 감독을 위해 적응형 배경 차감을 사용하는 새로운 현장 모니터링 접근 방식을 시연합니다. 광학 시스템을 수정할 필요가 없으며 대부분의 2광자 리소그래피 시스템에서 구현하기가 상대적으로 간단합니다.

새로운 접근 방식은 명시야 현미경의 축 방향 광학 절편 능력을 향상시키는 모니터링 및 공정 제어 알고리즘을 사용합니다. 각 레이어에서 제작이 시작되기 전에 배경 이미지를 획득한 다음 적응형 배경에서 전경을 빼는 방식으로 작동합니다. 이를 통해 이전에 인쇄된 레이어의 광학적 기여가 제거되어 단일 레이어 정보가 드러납니다.

연구진은 임의의 조직 지지체와 유사한 구조인 무작위 방향의 합성 섬유 그룹을 제작하여 모니터링 접근 방식을 시연했습니다. 3D 모델은 1um 축 단계 크기의 44개 섹션으로 구성되었습니다. 이미지 처리 및 상호 상관 계산 후 알고리즘을 사용하여 제작 프로세스의 충실도를 나타내는 품질 매개변수(q)를 결정했습니다. q 값이 특정 임계값보다 낮으면 오류 메시지가 생성됩니다.

"최적화된 프로세스 매개변수를 사용하여 우리는 높은 기하학적 충실도로 입력 비계 모델을 재현하는 동시에 아키텍처의 내부 특징도 드러냈습니다. 실험을 통해 새로운 모니터링 및 프로세스 제어 방법이 2광자 리소그래피를 사용한 나노제조의 품질과 효율성을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이 연구는 구조화된 조직 지지체의 충실도가 높은 합성의 길을 열었습니다."라고 Sun은 덧붙였습니다.

옵티카 제공