Daripada Penyelidikan Neurosains Kepada Mikroskopi Telefon Bimbit

Ia bermula di makmal neurosains.

Andrea Antonini sedang menyelidik mikroskop endoskopik - pada asasnya, pengimejan mikroskopik organ dalaman badan - bersama ahli sains saraf lain di Institut Teknologi Itali (IIT) di Genova. Tetapi bidang mikroendoskopi agak kecil, dan dia mahu melakukan sesuatu yang besar.

Semasa berpusing-pusing di makmal mikroskop suatu hari, dia menyedari bahawa dia boleh menggunakan beberapa kanta ini dengan telefonnya. Ia adalah momen hebatnya. "Saya melihat peluang ini untuk menggunakan teknologi untuk membuat sesuatu untuk elektronik pengguna."

Ini adalah contoh bagaimana idea yang dijana dalam sains asas penerokaan boleh menemui niche yang sama sekali berbeza, ulasan Tommaso Fellin, ketua kumpulan neurosains IIT yang menggunakan protein sensitif cahaya untuk menjelaskan cara otak memproses maklumat deria. Untuk mengisi niche ini, mereka mula mencetak 3D kanta polimer yang sangat lembut, dengan tujuan "untuk menjadikan telefon bimbit menjadi mikroskop digital yang kuat dan mudah alih."

Dan pada 2015, kedua-duanya mengasaskan syarikat spinoff, SmartMicroOptics, di mana Antonini mula bekerja sepenuh masa setahun kemudian. Dia akhirnya disertai oleh isterinya sebagai pentadbir, bersama seorang pakar pemasaran.

Kanta lentur tersebut bertukar menjadi produk Blips: kanta kecil yang dipasang pada filem, yang melekat pada telefon atau tablet. Bergantung pada model, ini membolehkan pembesaran kira-kira 8–45x dan resolusi sehingga 3 mikrometer. Ia adalah produk akhbar dan penggunaan yang sangat mudah.

Blips membawa kepada kit mikroskop mudah alih yang lebih maju dalam kotak, yang boleh mencapai butiran di bawah 1 mikrometer. Sistem ini dikenali sebagai DIPLE. Kotak produk juga merupakan "struktur mekanikal untuk sistem," jelas Antonini sambil dia memasang kit dengan lancar dalam kira-kira satu minit. Struktur ini menempatkan sumber cahaya berkuasa bateri dan bertindak sebagai asas untuk platform (“pentas”), di mana pengguna menskrukan dalam kanta.

Bergantung pada model, kit juga disertakan dengan slaid biasa; slaid yang disediakan dengan sampel serangga, tumbuhan dan darah; pembaris mikroskop; dan barangan lain seperti pipet dan pinset. Keseluruhan kit beratnya sedikit lebih satu paun, dan boleh disediakan dengan mudah walaupun oleh pelajar sekolah menengah. Dan sudah tentu, kerana ia direka di sekitar telefon pintar, foto dan video boleh dirakam menggunakan pembesaran.

Ia bukan satu-satunya mikroskop mudah alih yang tersedia, tetapi "pada pendapat saya, kami mempunyai nisbah prestasi kos terbaik," Antonini percaya. Kit dengan platform, sumber cahaya dan kanta sedang berjalan daripada lebih kurang. $60 hingga $155. Dia mengatakan bahawa ini bermakna setiap pelajar dalam kelas boleh mempunyai sistem mikroskopi peribadi mereka sendiri dengan harga yang sama seperti mikroskop konvensional tunggal yang tinggal di dalam bilik darjah.

Syarikat telah mengharungi beberapa pasang surut. Blips dan DIPLE pada mulanya dilancarkan pada kempen Kickstarter yang menghancurkan matlamat, dan syarikat itu mempunyai beberapa kejayaan awal sebelum wabak itu melanda. Ini membawa kepada isu rantaian bekalan yang kini dikenali dengan komponen tertentu, tetapi juga kepada beberapa perubahan dalam tumpuan pelanggan.

Sebagai contoh, dalam satu kempen promosi SmartMicroOptics bekerjasama dengan syarikat syampu kutu kepala untuk menyediakan kanta Blips bersama-sama dengan sebotol syampu. Oleh itu, kanak-kanak atau keluarga mereka akan dapat mengesan sama ada kutu telah dihapuskan oleh syampu. Semasa pandemik, kutu menjadi kurang masalah kerana kanak-kanak tidak berkumpul bersama di sekolah, menyebarkan parasit.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini para penyelidik dan pekerja kesihatan telah mencuba DIPLE dengan cara yang lebih canggih juga. Ia telah diuji untuk mendiagnosis vaginosis bakteria di AS, dan kualiti air di Rwanda dan Costa Rica. Penyelidik di Universiti Pisa juga telah mencuba menggunakan DIPLE untuk pengesanan malaria. (Pensijilan diperlukan untuk kegunaan klinikal.)

Antonini percaya bahawa mudah alih boleh menjadikannya berguna dalam persekitaran jauh dan sumber rendah; bateri ringan boleh bertahan sehingga dua hari dengan penggunaan berterusan, katanya. Selain itu, menurut Antonini, sistem mudah alih telah berguna untuk penyaringan sampel lapangan, untuk membawa mikroskop ke lapangan dan bukannya sampel ke makmal. DIPLE tidak dapat menandingi kuasa mikroskop konvensional, sudah tentu, tetapi ia mungkin suplemen yang berguna.

Jika mereka dapat mengembangkannya, Antonini ingin membuat kit khusus subjek berdasarkan permintaan orang ramai. Sebagai contoh, ahli biologi marin telah menyatakan keinginan untuk kanta dengan jarak kerja yang lebih besar dari objek, manakala ahli agronomi telah meminta alat yang disesuaikan untuk memeriksa struktur tanah.

Jika setiap pelajar, saintis, dan orang yang ingin tahu pada dasarnya boleh membawa mikroskop di dalam poket mereka, terdapat prospek yang mempesonakan untuk membuka dunia semula jadi kepada semua.

Kisah ini dilaporkan semasa persekutuan kewartawanan di kediaman di Institut Teknologi Itali (IIT), yang dibiayai oleh Majlis Penyelidikan Eropah (ERC).