No neirozinātnes pētījumiem līdz mobilā tālruņa mikroskopijai

Tas sākās neirozinātņu laboratorijā.

Andrea Antonini pētīja endoskopisko mikroskopiju – būtībā ķermeņa iekšējo orgānu mikroskopisko attēlveidošanu – kopā ar citiem neirozinātniekiem Itālijas Tehnoloģiju institūtā (IIT) Dženovā. Bet mikroendoskopijas lauks bija salīdzinoši mazs, un viņš gribēja darīt kaut ko lielu.

Kādu dienu strādājot mikroskopijas laboratorijā, viņš saprata, ka viņš varētu izmantot dažus no šiem objektīviem ar savu tālruni. Tas bija viņa lielais brīdis. "Es redzēju šo iespēju izmantot tehnoloģiju, lai kaut ko izveidotu plaša patēriņa elektronikai."

Tas ir piemērs tam, kā ideja, kas ģenerēta fundamentālajā, pētnieciskajā zinātnē, var atrast pavisam citu nišu, komentē Tommaso Fellins, IIT neirozinātņu grupas vadītājs, kas izmanto gaismas jutīgus proteīnus, lai noskaidrotu, kā smadzenes apstrādā sensoro informāciju. Lai aizpildītu šo nišu, viņi sāka 3D drukāt ļoti mīkstas polimēru lēcas ar mērķi "pārvērst mobilo tālruni par spēcīgu un pārnēsājamu digitālo mikroskopu".

Un 2015. gadā abi nodibināja kompāniju SmartMicroOptics, kurā Antonini sāka strādāt pilnu slodzi pēc gada. Galu galā viņam pievienojās viņa sieva kā administrators, kā arī mārketinga speciālists.

Šīs lokanās lēcas pārtapa izstrādājumā Blips: miniatūras lēcas, kas piestiprinātas pie plēves, kas pielīp pie telefona vai planšetdatora. Atkarībā no modeļa, tas ļauj palielināt aptuveni 8–45x un izšķirtspēju līdz 3 mikrometriem. Tas ir ļoti vienkāršs presēšanas un lietošanas produkts.

Blips noveda pie uzlabotas mobilās mikroskopijas komplekta kastītē, kas var sasniegt detalizāciju, kas mazāka par 1 mikrometru. Šī sistēma ir pazīstama kā DIPLE. Produkta kaste ir arī “sistēmas mehāniskā struktūra”, Antonīni skaidro, viegli saliekot komplektu aptuveni vienas minūtes laikā. Šajā konstrukcijā ir ar akumulatoru darbināms gaismas avots, un tā darbojas kā platformas ("skatuves") pamats, kur lietotājs ieskrūvē objektīvu.

Atkarībā no modeļa komplektiem ir arī vienkārši slaidi; priekšmetstikliņi, kas sagatavoti ar kukaiņu, augu un asins paraugiem; mikroskopa lineāls; un citi priekšmeti, piemēram, pipete un pincetes. Viss komplekts sver nedaudz vairāk par mārciņu, un to var viegli iestatīt pat vidusskolēni. Un, protams, tā kā tas ir paredzēts viedtālrunim, fotoattēlus un videoklipus var uzņemt, izmantojot palielinājumu.

Tas nav vienīgais pieejamais portatīvais mikroskops, bet "manuprāt, mums ir vislabākā izmaksu un veiktspējas attiecība," uzskata Antonīni. Pašlaik darbojas komplekts ar platformu, gaismas avotu un lēcām no apm. $60 līdz $155. Viņš saka, ka tas nozīmē, ka katram klases skolēnam varētu būt sava personīgā mikroskopijas sistēma par tādu pašu cenu kā viens parasts mikroskops, kas dzīvo klasē.

Uzņēmums ir pārdzīvojis dažus kāpumus un kritumus. Blips un DIPLE sākotnēji tika ieviesti mērķtiecīgās Kickstarter kampaņās, un uzņēmums guva zināmus panākumus pirms pandēmijas. Tas izraisīja tagad pazīstamās piegādes ķēdes problēmas ar konkrētiem komponentiem, kā arī dažas izmaiņas klientu fokusā.

Piemēram, vienā reklāmas kampaņā SmartMicroOptics sadarbojās ar galvas utu šampūnu uzņēmumu, lai nodrošinātu Blips objektīvu kopā ar šampūna pudeli. Tādējādi bērni vai viņu ģimenes varētu noteikt, vai utis ir iznīdējis šampūns. Pandēmijas laikā utu problēma kļuva mazāka, jo bērni skolā nepulcējās kopā un staigāja apkārt parazītiem.

Pēdējos gados pētnieki un veselības aprūpes darbinieki ir izmēģinājuši DIPLE arī sarežģītākos veidos. Tas ir pārbaudīts diagnosticēt bakteriālo vaginozi ASV un ūdens kvalitāti Ruandā un Kostarikā. Pizas universitātes pētnieki arī ir mēģinājuši piemērot DIPLE malārijas noteikšanai. (Sertifikācija būtu nepieciešama klīniskai lietošanai.)

Antonini uzskata, ka pārnesamība varētu padarīt to noderīgu attālā un zemu resursu vidē; gaismas akumulators var darboties līdz divām dienām ar nepārtrauktu lietošanu, viņš saka. Tāpat, pēc Antonīni teiktā, pārnēsājamā sistēma ir bijusi noderīga lauka paraugu iepriekšējai skrīningam, lai mikroskopu nogādātu uz lauka, nevis paraugu uz laboratoriju. Protams, DIPLE nevar līdzināties parastā mikroskopa jaudai, taču tas var būt noderīgs papildinājums.

Ja viņi var paplašināties, Antonini vēlas izveidot specifiskus komplektus, pamatojoties uz cilvēku pieprasījumiem. Piemēram, jūras biologi ir izteikuši vēlmi pēc lēcām ar lielāku darba attālumu no objekta, savukārt agronomi ir lūguši instrumentus, kas pielāgoti augsnes struktūras pārbaudei.

Ja katrs students, zinātnieks un vienkārši zinātkārs cilvēks var būtībā nēsāt mikroskopu kabatā, ir žilbinošas izredzes atvērt dabisko pasauli visiem.

Šis stāsts tika ziņots žurnālistikas rezidences stipendijas laikā Itālijas Tehnoloģiju institūtā (IIT), ko finansēja Eiropas Pētniecības padome (ERC).