Od badań neurologicznych do mikroskopii telefonów komórkowych

Zaczęło się w laboratorium neurobiologicznym.

Andrea Antonini prowadził badania nad mikroskopią endoskopową – zasadniczo mikroskopowym obrazowaniem narządów wewnętrznych organizmu – wraz z innymi neuronaukowcami we Włoskim Instytucie Technologii (IIT) w Genui. Ale pole mikroendoskopii było stosunkowo małe, a on chciał zrobić coś dużego.

Pewnego dnia, pracując w laboratorium mikroskopowym, zdał sobie sprawę, że on mógłby używać niektórych z tych obiektywów ze swoim telefonem. To był jego wielki moment. „Dostrzegłem szansę wykorzystania technologii do stworzenia czegoś dla elektroniki użytkowej”.

To przykład tego, jak pomysł wygenerowany w nauce podstawowej, eksploracyjnej, może znaleźć zupełnie inną niszę, komentarze Tommaso Fellina, szef grupy neurobiologicznej IIT, która wykorzystuje światłoczułe białka do wyjaśnienia, w jaki sposób mózg przetwarza informacje sensoryczne. Aby wypełnić tę niszę, rozpoczęli drukowanie 3D bardzo miękkich soczewek polimerowych, mając na celu „przekształcenie telefonu komórkowego w potężny i przenośny mikroskop cyfrowy”.

W 2015 roku obaj założyli spółkę spin-off SmartMicroOptics, w której rok później Antonini rozpoczął pracę na pełny etat. W końcu dołączyła do niego żona jako administrator wraz ze specjalistą ds. Marketingu.

Z tych giętkich soczewek powstał produkt Blips: miniaturowe soczewki przymocowane do filmu, który przykleja się do telefonu lub tabletu. W zależności od modelu, pozwala to na powiększenie około 8–45x i rozdzielczość do 3 mikrometrów. To bardzo prosty produkt typu „naciśnij i używaj”.

Dzięki Blips powstał bardziej zaawansowany zestaw do mikroskopii mobilnej w pudełku, który pozwala uzyskać szczegóły poniżej 1 mikrometra. Ten system jest znany jako DIPLE. Pudełko produktu to także „mechaniczna struktura systemu” — wyjaśnia Antonini, składając zestaw w ciągu około minuty. Ta konstrukcja mieści źródło światła zasilane bateryjnie i stanowi podstawę dla platformy („sceny”), na której użytkownik wkręca soczewkę.

W zależności od modelu zestawy zawierają również zwykłe slajdy; szkiełka przygotowane z próbek owadów, roślin i krwi; linijka mikroskopu; i inne przedmioty, takie jak pipeta i pęseta. Cały zestaw waży nieco ponad funt i może być z łatwością złożony nawet przez gimnazjalistów. I oczywiście, ponieważ jest zaprojektowany z myślą o smartfonie, zdjęcia i filmy można robić przy użyciu powiększenia.

Nie jest to jedyny dostępny mikroskop przenośny, ale „moim zdaniem mamy najlepszy stosunek ceny do wydajności”, uważa Antonini. Obecnie działa zestaw z platformą, źródłem światła i soczewkami od ok. 60 do 155 dolarów. Mówi, że oznacza to, że każdy uczeń w klasie może mieć swój własny system mikroskopii za tę samą cenę, co pojedynczy konwencjonalny mikroskop, który znajduje się w klasie.

Firma przeżyła kilka wzlotów i upadków. Blips i DIPLE zostały początkowo uruchomione w miażdżących cele kampaniach na Kickstarterze, a firma odniosła pewien wczesny sukces przed wybuchem pandemii. Doprowadziło to do znanych już problemów w łańcuchu dostaw z określonymi komponentami, ale także do pewnych zmian w ukierunkowaniu klientów.

Na przykład w ramach jednej z kampanii promocyjnych firma SmartMicroOptics współpracowała z firmą produkującą szampon przeciw wszom, aby dostarczyć soczewki Blips wraz z butelką szamponu. W ten sposób dzieci lub ich rodziny będą w stanie wykryć, czy wszy zostały wyeliminowane przez szampon. Podczas pandemii wszy stały się mniejszym problemem, ponieważ dzieci nie gromadziły się razem w szkole, roznosząc pasożyty.

W ostatnich latach naukowcy i pracownicy służby zdrowia wypróbowywali DIPLE również na bardziej wyrafinowane sposoby. Został przetestowany zdiagnozować bakteryjne zapalenie pochwy w USA oraz jakość wody w Rwandzie i Kostaryce. Naukowcy z Uniwersytetu w Pizie również próbowali zastosować DIPLE do wykrywania malarii. (Certyfikat byłby potrzebny do zastosowań klinicznych).

Antonini uważa, że ​​przenośność może sprawić, że będzie przydatny w środowiskach odległych i o niskich zasobach; Lekka bateria może wytrzymać do dwóch dni przy ciągłym użytkowaniu, mówi. Według Antoniniego przenośny system okazał się również przydatny do wstępnego przesiewania próbek w terenie, aby zabrać mikroskop w teren, a nie próbkę do laboratorium. Oczywiście DIPLE nie dorównuje mocą konwencjonalnemu mikroskopowi, ale może być użytecznym uzupełnieniem.

Jeśli są w stanie się rozwinąć, Antonini chce tworzyć zestawy tematyczne na podstawie próśb ludzi. Na przykład biolodzy morscy wyrazili zapotrzebowanie na soczewki o większej odległości roboczej od obiektu, podczas gdy agronomowie poprosili o narzędzia dostosowane do sprawdzania struktury gleby.

Jeśli każdy student, naukowiec i po prostu ciekawa osoba może w zasadzie nosić mikroskop w kieszeni, istnieją olśniewające perspektywy otwarcia świata przyrody dla wszystkich.

Ta historia została opisana podczas stypendium dziennikarskiego na pobyt we Włoskim Instytucie Technologii (IIT), finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC).