3D printing fluorescent material with tunable optical properties for biomedical optics phantoms using photo-curable resins

2021 ◽  
Author(s):  
Alberto J. Ruiz ◽  
Sadhya Garg ◽  
Mia K. Giallorenzi ◽  
Ethan P. LaRochelle ◽  
Kimberley S. Samkoe ◽  
...  
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
3D Printing ◽  
Biomedical Optics ◽  
Fluorescent Material ◽  
Tunable Optical Properties

scholarly journals 3D printing fluorescent material with tunable optical properties

2021 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Alberto J. Ruiz ◽  
Sadhya Garg ◽  
Samuel S. Streeter ◽  
Mia K. Giallorenzi ◽  
Ethan P. M. LaRochelle ◽  
...  
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
3D Printing ◽  
Fine Tuning ◽  
Fluorescent Material ◽  
3D Print ◽  
Scattering Coefficients ◽  
Guided Surgery ◽  
Comprehensive Method ◽  
Tunable Optical Properties ◽  
High Fluorescence

AbstractThe 3D printing of fluorescent materials could help develop, validate, and translate imaging technologies, including systems for fluorescence-guided surgery. Despite advances in 3D printing techniques for optical targets, no comprehensive method has been demonstrated for the simultaneous incorporation of fluorophores and fine-tuning of absorption and scattering properties. Here, we introduce a photopolymer-based 3D printing method for manufacturing fluorescent material with tunable optical properties. The results demonstrate the ability to 3D print various individual fluorophores at reasonably high fluorescence yields, including IR-125, quantum dots, methylene blue, and rhodamine 590. Furthermore, tuning of the absorption and reduced scattering coefficients is demonstrated within the relevant mamalian soft tissue coefficient ranges of 0.005–0.05 mm−1 and 0.2–1.5 mm−1, respectively. Fabrication of fluorophore-doped biomimicking and complex geometric structures validated the ability to print feature sizes less than 200 μm. The presented methods and optical characterization techniques provide the foundation for the manufacturing of solid 3D printed fluorescent structures, with direct relevance to biomedical optics and the broad adoption of fast manufacturing methods in fluorescence imaging.

scholarly journals Preparation and tunable optical properties of amorphous AlSiO thin films

Vacuum ◽  
2021 ◽  
Vol 187 ◽  
pp. 110074
Author(s):  
Roger Magnusson ◽  
Biplab Paul ◽  
Per Eklund ◽  
Grzegorz Greczynski ◽  
Jens Birch ◽  
...  
Keyword(s):  
Thin Films ◽  
Optical Properties ◽  
Tunable Optical Properties

scholarly journals W:Al2O3 Nanocomposite Thin Films with Tunable Optical Properties Prepared by Atomic Layer Deposition

2016 ◽  
Vol 120 (27) ◽  
pp. 14681-14689 ◽  
Author(s):  
Shaista Babar ◽  
Anil U. Mane ◽  
Angel Yanguas-Gil ◽  
Elham Mohimi ◽  
Richard T. Haasch ◽  
...  
Keyword(s):  
Thin Films ◽  
Optical Properties ◽  
Atomic Layer Deposition ◽  
Atomic Layer ◽  
Layer Deposition ◽  
Nanocomposite Thin Films ◽  
Tunable Optical Properties

scholarly journals Widely tunable optical properties via oxygen manipulation in an amorphous alloy

2021 ◽  
Author(s):  
Ying-qi Zhang ◽  
Li-ying Zhou ◽  
Sheng-ye Tao ◽  
Yu-zhang Jiao ◽  
Jin-feng Li ◽  
...  
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
Amorphous Alloy ◽  
Tunable Optical Properties

Direct laser writing of 3D photonic structures with tunable optical properties

2019 ◽  
Author(s):  
Ασημίνα-Ελένη Καμπουράκη
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
Sol Gel ◽  
Direct Laser Writing ◽  
Laser Writing ◽  
Photonic Structures ◽  
Direct Laser ◽  
Tunable Optical Properties

Η απευθείας εγγραφή με λέιζερ μέσω του πολυφωτονικού πολυμερισμού αποτελεί την μοναδική τεχνική κατασκευής τρισδιάστατων μίκρο- και νάνο- δομών. Στην απευθείας εγγραφή με λέιζερ, η δέσμη ενός λέιζερ υπερταχέων παλμών εστιάζετε στον όγκο ενός φωτοευαίσθητου υλικού, εκκινώντας μία διαδικασία πολυφωτονικού πολυμερισμού, αποκλειστικά στην περιοχή εστίασης της δέσμης. Μετακινώντας την δέσμη στις τρείς διαστάσεις, δίνεται η δυνατότητα της κατασκευής τρισδιάστατων δομών μεγάλης ακρίβειας. Τα υλικά που αναπτύχθηκαν σε αυτήν τη εργασία είναι φωτοδομήσιμα υβριδικά υλικά τα οποία συντέθηκαν με την τεχνική sol-gel. Σε αυτήν την εργασία, παρουσιάζουμε για πρώτη φορά την κατασκευή τρισδιάστατων δομών με την χρήση του πολυφωτονικού πολυμερισμού χωρίς την χρήση φωτοεκκινητη. Η διαδικασία αυτή βασίζεται στην σύνθεση ενός καινοτόμου υβριδικού υλικού που περιέχει ένα αλκοξείδιο του βαναδίου, το οποίο παράγει ελεύθερες ρίζες μέσω μίας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης η οποία εκκινείται με φώς. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, υβριδικά οργανικά-ανόργανα υλικά τροποποιήθηκαν με την προσθήκη ενός μορίου που δρα ως πρόδρομο μόριο δημιουργίας κβαντικών τελειών. Το μόριο αυτό προσδένεται χημικά στην οργανική μήτρα των τρισδιάστατων δομών κατά την διαδικασία του πολυφωτονικού πολυμερισμού. Στην συνέχεια οι τρισδιάστατες δομές βυθίζονται σε ένα διάλυμα Na2S (θειούχου νατρίου) οπού δημιουργούνται κβαντικές τελείες CdS (θειούχου καδμίου). Στο τελευταίο τμήμα της παρούσας εργασίας, συντέθηκαν κβαντικές τελείες CdSe-CdS. Ακολουθώντας χημική επεξεργασία της επιφανείας τους, προστέθηκαν λειτουργικές ομάδες οι οποίες οδήγησαν στην ομοιοπολική σύνδεση των κβαντικών τελειών με την επιφάνεια των τρισδιάστατων δομών. Στην συνέχεια κατασκευάστηκαν τρισδιάστατες δομές φωτονικών κρυστάλλων με περίοδο 550 nm με την μέθοδο του πολυφωτονικού πολυμερισμού. Στην συνέχεια η επιφάνεια των τρισδιάστατων δομών καλύφθηκε με τις κβαντικές τελείες δημιουργώντας μια συσκευή που μπορεί να δράσει σαν λέιζερ φωτονικού κρυστάλλου.

Scroll-like Alloyed CdSxSe1–xNanoplatelets: Facile Synthesis and Detailed Analysis of Tunable Optical Properties

2017 ◽  
Vol 29 (2) ◽  
pp. 579-586 ◽  
Author(s):  
Natalia N. Schlenskaya ◽  
Yuanzhao Yao ◽  
Takaaki Mano ◽  
Takashi Kuroda ◽  
Alexey V. Garshev ◽  
...  
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
Detailed Analysis ◽  
Facile Synthesis ◽  
Tunable Optical Properties

scholarly journals Discovering new 3D bioprinting applications: Analyzing the case of optical tissue phantoms

2018 ◽  
Vol 5 (1) ◽  
Author(s):  
Marisela Rodriguez-Salvador
Keyword(s):  
Optical Properties ◽  
3D Printing ◽  
Clinical Training ◽  
Three Dimensional ◽  
Biological Tissues ◽  
3D Bioprinting ◽  
Technology Intelligence ◽  
Biomedical Device ◽  
Tissue Phantoms ◽  
Scientific Papers

Optical tissue phantoms enable to mimic the optical properties of biological tissues for biomedical device calibration, new equipment validation, and clinical training for the detection, and treatment of diseases. Unfortunately, current methods for their development present some problems, such as a lack of repeatability in their optical properties. Where the use of three-dimensional (3D) printing or 3D bioprinting could address these issues. This paper aims to evaluate the use of this technology in the development of optical tissue phantoms. A competitive technology intelligence methodology was applied by analyzing Scopus, Web of Science, and patents from January 1, 2000, to July 31, 2018. The main trends regarding methods, materials, and uses, as well as predominant countries, institutions, and journals, were determined. The results revealed that, while 3D printing is already employed (in total, 108 scientific papers and 18 patent families were identified), 3D bioprinting is not yet applied for optical tissue phantoms. Nevertheless, it is expected to have significant growth. This research gives biomedical scientists a new window of opportunity for exploring the use of 3D bioprinting in a new area that may support testing of new equipment and development of techniques for the diagnosis and treatment of diseases.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document