Neurotieteen tutkimuksesta matkapuhelinmikroskopiaan

Se alkoi neurotieteen laboratoriossa.

Andrea Antonini tutki endoskooppista mikroskooppia – lähinnä kehon sisäelinten mikroskooppista kuvantamista – yhdessä muiden neurotieteilijöiden kanssa Italian teknologiainstituutissa (IIT) Genovassa. Mutta mikroendoskopiakenttä oli suhteellisen pieni, ja hän halusi tehdä jotain suurta.

Eräänä päivänä työskennellessään mikroskopialaboratoriossa hän tajusi, että hän voisi käyttää joitain näistä objektiiveista puhelimensa kanssa. Se oli hänen suuri hetki. "Näin tämän mahdollisuuden käyttää teknologiaa tehdäkseni jotain kulutuselektroniikkaan."

Se on esimerkki siitä, kuinka perustieteessä syntyvä idea voi löytää aivan toisenlaisen markkinaraon, kommentoi Tommaso Fellin, IIT:n neurotieteen ryhmän johtaja, joka käyttää valoherkkiä proteiineja selvittääkseen, kuinka aivot käsittelevät aistitietoa. Tämän markkinaraon täyttämiseksi he aloittivat 3D-tulostuksen erittäin pehmeillä polymeerilinsseillä tavoitteenaan "muuttaa matkapuhelin tehokkaaksi ja kannettavaksi digitaaliseksi mikroskoopiksi".

Ja vuonna 2015 he perustivat spinoff-yrityksen, SmartMicroOpticsin, jossa Antonini aloitti kokopäivätyön vuotta myöhemmin. Hänen vaimonsa liittyi lopulta järjestelmänvalvojaksi yhdessä markkinointiasiantuntijan kanssa.

Näistä taipuisista linsseistä tuli tuote Blips: kalvoon kiinnitetyt miniatyyrilinssit, jotka kiinnittyvät puhelimeen tai tablettiin. Riippuen mallista, tämä mahdollistaa noin 8–45-kertaisen suurennuksen ja jopa 3 mikrometrin resoluution. Se on hyvin yksinkertainen paina ja käytä tuote.

Blips johti edistyneempään mobiilimikroskooppisarjaan laatikossa, jonka yksityiskohdat ovat alle 1 mikrometrin. Tämä järjestelmä tunnetaan nimellä DIPLE. Tuotteen laatikko on myös "järjestelmän mekaaninen rakenne", Antonini selittää kokoaessaan sarjan sujuvasti noin minuutissa. Tämä rakenne sisältää akkukäyttöisen valonlähteen ja toimii alustana ("lava"), jossa käyttäjä ruuvaa linssin kiinni.

Mallista riippuen sarjoissa on myös tavallisia liukumäkiä; hyönteis-, kasvi- ja verinäytteillä valmistetut objektilasit; mikroskoopin viivain; ja muita esineitä, kuten pipetti ja pinsetit. Koko setti painaa hieman yli kilon, ja sen voi asentaa helposti myös keskikoululaiset. Ja tietysti, koska se on suunniteltu älypuhelimen ympärille, valokuvia ja videoita voidaan kuvata suurennuksen avulla.

Se ei ole ainoa saatavilla oleva kannettava mikroskooppi, mutta "mielestäni meillä on paras kustannus-suorituskykysuhde", Antonini uskoo. Tällä hetkellä käytössä on sarja alustan, valonlähteen ja linssien kanssa alkaen noin 60-155 dollaria. Hän sanoo, että tämä tarkoittaa, että jokaisella luokan oppilaalla voisi olla oma henkilökohtainen mikroskooppijärjestelmä samaan hintaan kuin yksittäinen tavanomainen mikroskooppi, joka asuu luokkahuoneessa.

Yhtiö on kokenut ylä- ja alamäkiä. Blips ja DIPLE lanseerattiin alun perin tavoitteellisia Kickstarter-kampanjoita varten, ja yritys menestyi varhaisessa vaiheessa ennen pandemiaa. Tämä johti jo tuttuihin toimitusketjuongelmiin tiettyjen komponenttien osalta, mutta myös joihinkin muutoksiin asiakkaiden painopisteissä.

Esimerkiksi yhdessä kampanjassa SmartMicroOptics teki yhteistyötä päätäishampooyhtiön kanssa tarjotakseen Blips-linssin ja shampoopullon. Näin lapset tai heidän perheensä voisivat havaita, olivatko täit hävittäneet shampoon avulla. Pandemian aikana täistä tuli vähemmän ongelma, koska lapset eivät kokoontuneet yhteen koulussa ja kiertäneet loisia.

Viime vuosina tutkijat ja terveydenhuollon työntekijät ovat kokeilleet DIPLEä myös kehittyneemmillä tavoilla. Sitä on testattu diagnosoida bakteerivaginoosi Yhdysvalloissa ja veden laatu Ruandassa ja Costa Ricassa. Pisan yliopiston tutkijat ovat myös yrittäneet soveltaa DIPLE:tä malarian havaitsemiseen. (Kliiniseen käyttöön tarvitaan sertifikaatti.)

Antonini uskoo, että siirrettävyys voisi tehdä siitä hyödyllisen etäisissä ja vähän resursseja vaativissa ympäristöissä; kevyt akku kestää jopa kaksi päivää jatkuvassa käytössä, hän sanoo. Myös Antoninin mukaan kannettava järjestelmä on ollut hyödyllinen kenttänäytteiden esiseulonnassa, mikroskoopin tuomiseksi kentälle mieluummin kuin näytteen laboratorioon. DIPLE ei tietenkään vastaa tavanomaisen mikroskoopin tehoa, mutta se voi olla hyödyllinen lisä.

Jos he voivat laajentua, Antonini haluaa luoda aihekohtaisia ​​sarjoja ihmisten pyyntöjen perusteella. Esimerkiksi meribiologit ovat ilmaisseet halunsa linsseistä, joiden työskentelyetäisyys on suurempi, kun taas agronomit ovat pyytäneet maaperän rakenteen tarkistamiseen räätälöityjä työkaluja.

Jos jokainen opiskelija, tiedemies ja yksinkertaisesti utelias voi pohjimmiltaan kantaa mikroskooppia taskussaan, on häikäisevät mahdollisuudet avata luonnon maailma kaikille.

Tämä tarina kerrottiin European Research Councilin (ERC) rahoittaman Italian Institute for Technologyn (IIT) journalismin residenssiapurahalla.