Od nevroznanstvenih raziskav do mikroskopije mobilnih telefonov

Začelo se je v nevroznanstvenem laboratoriju.

Andrea Antonini je skupaj z drugimi nevroznanstveniki na italijanskem inštitutu za tehnologijo (IIT) v Genovi raziskoval endoskopsko mikroskopijo – v bistvu mikroskopsko slikanje notranjih organov telesa. Toda področje mikroendoskopije je bilo relativno majhno in hotel je narediti nekaj velikega.

Ko se je nekega dne vrtel po mikroskopskem laboratoriju, je ugotovil, da je bi lahko uporabil nekatere od teh leč s svojim telefonom. To je bil njegov veliki trenutek. "Videl sem to priložnost, da uporabim tehnologijo, da naredim nekaj za potrošniško elektroniko."

To je primer, kako lahko ideja, ustvarjena v osnovni, raziskovalni znanosti, najde popolnoma drugačno nišo, komentarji Tommaso Fellin, vodja nevroznanstvene skupine IIT, ki uporablja na svetlobo občutljive beljakovine za razjasnitev, kako možgani obdelujejo senzorične informacije. Da bi zapolnili to tržno nišo, so začeli s 3D-tiskanjem zelo mehkih polimernih leč, s ciljem "pretvoriti mobilni telefon v močan in prenosen digitalni mikroskop."

In leta 2015 sta ustanovila stransko podjetje SmartMicroOptics, kjer je Antonini eno leto pozneje začel delati s polnim delovnim časom. Na koncu se mu je pridružila žena kot administratorka, skupaj s strokovnjakom za marketing.

Te upogljive leče so se spremenile v izdelek Blips: miniaturne leče, pritrjene na film, ki se prilepi na telefon ali tablico. Odvisno od modela, to omogoča približno 8–45-kratno povečavo in ločljivost do 3 mikrometrov. Je zelo preprost izdelek, ki ga pritisnemo in uporabimo.

Blips je vodil do naprednejšega kompleta za mobilno mikroskopijo v škatli, ki lahko doseže podrobnosti pod 1 mikrometrom. Ta sistem je znan kot DIPLE. Škatla izdelka je tudi »mehanska struktura sistema,« pojasnjuje Antonini, medtem ko gladko sestavlja komplet v približno eni minuti. V tej strukturi je svetlobni vir, ki se napaja iz baterije, in deluje kot osnova za platformo (»oder«), kamor uporabnik privije lečo.

Odvisno od modela so kompleti opremljeni tudi z navadnimi diapozitivi; preparati, pripravljeni z vzorci žuželk, rastlin in krvi; ravnilo za mikroskop; in druge predmete, kot so pipeta in pinceta. Celoten komplet tehta malo več kot funt in ga zlahka sestavijo tudi srednješolci. In seveda, ker je zasnovan za pametni telefon, lahko fotografije in videoposnetke posnamete s povečavo.

To ni edini prenosni mikroskop, ki je na voljo, vendar "po mojem mnenju imamo najboljše razmerje med ceno in zmogljivostjo," je prepričan Antonini. Trenutno deluje komplet s platformo, virom svetlobe in lečami od pribl. 60 do 155 dolarjev. Pravi, da to pomeni, da bi lahko vsak učenec v razredu imel svoj osebni mikroskopski sistem za enako ceno kot en sam običajni mikroskop, ki živi v učilnici.

Podjetje je prestalo nekaj vzponov in padcev. Blips in DIPLE sta bila sprva uvedena v ciljnih kampanjah Kickstarter in podjetje je imelo nekaj zgodnjih uspehov, preden je udarila pandemija. To je pripeljalo do zdaj znanih težav v dobavni verigi s posebnimi komponentami, a tudi do nekaterih sprememb v osredotočenosti strank.

Na primer, v eni promocijski kampanji je SmartMicroOptics sodeloval s podjetjem za šampone za uši, da bi skupaj s stekleničko šampona zagotovil leče Blips. Tako bi otroci ali njihove družine lahko ugotovili, ali je šampon uničil uši. Med pandemijo so uši postale manjši problem, ker se otroci v šoli niso zbirali in prenašali parazitov.

V zadnjih letih raziskovalci in zdravstveni delavci preizkušajo DIPLE tudi na bolj sofisticirane načine. Preizkušeno je bilo diagnosticirati bakterijsko vaginozo v ZDA ter kakovost vode v Ruandi in Kostariki. Raziskovalci na Univerzi v Pisi so prav tako poskušali uporabiti DIPLE za odkrivanje malarije. (Za klinično uporabo bi bil potreben certifikat.)

Antonini verjame, da bi lahko bila zaradi prenosljivosti uporabna v oddaljenih okoljih z nizkimi viri; baterija luči lahko ob neprekinjeni uporabi zdrži do dva dni, pravi. Po besedah ​​Antoninija je bil prenosni sistem uporaben tudi za predhodno pregledovanje terenskih vzorcev, da se mikroskop pripelje na teren in ne vzorec v laboratorij. DIPLE se seveda ne more kosati z močjo običajnega mikroskopa, vendar je lahko koristen dodatek.

Če se bodo lahko razširili, želi Antonini ustvariti predmetno specifične komplete na podlagi zahtev ljudi. Na primer, morski biologi so izrazili željo po lečah z večjo delovno razdaljo od predmeta, medtem ko so agronomi zahtevali orodja, prilagojena za preverjanje strukture tal.

Če lahko vsak študent, znanstvenik in preprosto radovedna oseba v bistvu nosi mikroskop v svojem žepu, obstajajo bleščeče možnosti, da se naravni svet odpre vsem.

O tej zgodbi so poročali med štipendijo za novinarstvo na italijanskem tehnološkem inštitutu (IIT), ki jo financira Evropski raziskovalni svet (ERC).