Od istraživanja neuronauke do mikroskopije mobilnog telefona

Počelo je u neuronaučnoj laboratoriji.

Andrea Antonini je istraživao endoskopsku mikroskopiju – u suštini, mikroskopsko snimanje unutrašnjih organa tijela – zajedno s drugim neuronaučnicima na Italijanskom institutu za tehnologiju (IIT) u Genovi. Ali polje mikroendoskopije bilo je relativno malo, i on je želeo da uradi nešto veliko.

Dok se jednog dana vrtio po mikroskopskoj laboratoriji, shvatio je da je mogao koristiti neke od ovih sočiva sa svojim telefonom. Bio je to njegov veliki trenutak. “Vidio sam ovu priliku da iskoristim tehnologiju da napravim nešto za potrošačku elektroniku.”

To je primjer kako ideja generirana u bazičnoj, istraživačkoj nauci može pronaći potpuno drugačiju nišu, komentari Tommaso Fellin, šef IIT grupe za neuronauku koja koristi proteine ​​osjetljive na svjetlost da razjasni kako mozak obrađuje senzorne informacije. Kako bi popunili ovu nišu, započeli su 3D štampanje vrlo mekih polimernih sočiva, sa ciljem da "pretvore mobilni telefon u moćan i prenosiv digitalni mikroskop".

A 2015. godine njih dvojica su osnovali spinoff kompaniju, SmartMicroOptics, gdje je Antonini počeo raditi puno radno vrijeme godinu dana kasnije. Na kraju mu se pridružila supruga kao administrator, zajedno sa stručnjakom za marketing.

Ta savitljiva sočiva su se pretvorila u proizvod Blips: minijaturna sočiva pričvršćena na film, koji se lijepi za telefon ili tablet. Ovisno o modelu, ovo omogućava povećanje od oko 8-45x i rezoluciju do 3 mikrometra. To je vrlo jednostavan proizvod za presovanje i upotrebu.

Blips su doveli do naprednijeg kompleta za mobilnu mikroskopiju u kutiji, koji može postići detalje ispod 1 mikrometar. Ovaj sistem je poznat kao DIPLE. Kutija proizvoda je takođe „mehanička struktura za sistem“, objašnjava Antonini dok glatko sastavlja komplet za otprilike jedan minut. Ova struktura sadrži izvor svjetlosti na baterije i djeluje kao osnova za platformu („stage“), gdje korisnik ušrafljuje sočivo.

Ovisno o modelu, kompleti također dolaze s običnim toboganima; dijapozitivi pripremljeni s uzorcima insekata, biljaka i krvi; mikroskopsko ravnalo; i drugi predmeti poput pipete i pincete. Cijeli komplet je težak nešto više od pola kilograma i lako ga mogu postaviti čak i srednjoškolci. I naravno, budući da je dizajniran oko pametnog telefona, fotografije i video zapisi se mogu snimati pomoću povećanja.

To nije jedini prenosivi mikroskop koji je dostupan, ali “po mom mišljenju, imamo najbolji omjer cijene i performansi”, smatra Antonini. Komplet s platformom, izvorom svjetla i sočivima trenutno radi od cca. 60 do 155 dolara. On kaže da to znači da bi svaki učenik u razredu mogao imati svoj lični mikroskopski sistem po istoj cijeni kao i jedan konvencionalni mikroskop koji živi u učionici.

Kompanija je preživjela neke uspone i padove. Blips i DIPLE su prvobitno bili lansirani na Kickstarter kampanjama koje su ubijale ciljeve, a kompanija je imala rani uspjeh prije nego što je pandemija udarila. To je dovelo do sada već poznatih problema u lancu nabavke sa specifičnim komponentama, ali i do nekih promjena u fokusu kupaca.

Na primjer, u jednoj promotivnoj kampanji SmartMicroOptics je sarađivao sa kompanijom za proizvodnju šampona za vaške kako bi obezbijedio Blips sočivo zajedno sa bocom šampona. Tako bi djeca ili njihove porodice mogle otkriti da li su vaške iskorijenjene šamponom. Tokom pandemije vaške su postale manji problem jer se djeca nisu skupljala u školi, prenoseći parazite.

Posljednjih godina istraživači i zdravstveni radnici isprobavaju DIPLE i na sofisticiranije načine. Testirano je dijagnosticirati bakterijsku vaginozu u SAD-u i kvalitet vode u Ruandi i Kostariki. Istraživači sa Univerziteta u Pizi također su pokušali primijeniti DIPLE na otkrivanje malarije. (Sertifikat bi bio potreban za kliničku upotrebu.)

Antonini vjeruje da bi ga prenosivost mogla učiniti korisnim u udaljenim okruženjima sa niskim resursima; lagana baterija može trajati do dva dana uz kontinuiranu upotrebu, kaže on. Takođe, prema Antoniniju, prenosivi sistem je bio koristan za pretprogramiranje terenskih uzoraka, kako bi se mikroskop doveo na teren, a ne uzorak u laboratoriju. DIPLE se, naravno, ne može mjeriti sa snagom konvencionalnog mikroskopa, ali može biti koristan dodatak.

Ako su u mogućnosti da se prošire, Antonini želi kreirati komplete za specifične predmete na osnovu zahtjeva ljudi. Na primjer, morski biolozi su izrazili želju za sočivima s većom radnom udaljenosti od objekta, dok su agronomi tražili alate prilagođene za provjeru strukture tla.

Ako svaki student, naučnik i jednostavno radoznala osoba u suštini može da nosi mikroskop u džepu, postoje sjajni izgledi za otvaranje sveta prirode za sve.

Ova priča je objavljena tokom stipendije za novinarstvo na Italijanskom institutu za tehnologiju (IIT), koju finansira Evropsko istraživačko vijeće (ERC).