Mula sa Neuroscience Research Hanggang Cell Phone Microscopy

Nagsimula ito sa isang neuroscience lab.

Sinasaliksik ni Andrea Antonini ang endoscopic microscopy - mahalagang, mikroskopiko imaging ng mga panloob na organo ng katawan - kasama ng iba pang mga neuroscientist sa Italian Institute of Technology (IIT) sa Genova. Ngunit ang larangan ng microendoscopy ay medyo maliit, at gusto niyang gumawa ng isang bagay na malaki.

Habang nag-iikot sa microscopy lab isang araw, napagtanto niya na siya maaaring gamitin ang ilan sa mga lente na ito sa kanyang telepono. Ito ang kanyang go-big moment. "Nakita ko ang pagkakataong ito na gumamit ng teknolohiya para gumawa ng isang bagay para sa consumer electronics."

Ito ay isang halimbawa kung paano ang isang ideya na nabuo sa basic, exploratory science ay makakahanap ng ganap na kakaibang niche, mga komento Tommaso Fellin, ang pinuno ng IIT neuroscience group na gumagamit ng light-sensitive na mga protina upang ipaliwanag kung paano pinoproseso ng utak ang pandama na impormasyon. Upang punan ang angkop na lugar na ito, sinimulan nila ang pag-print ng 3D na napakalambot na polymeric lenses, na may layuning "na gawing isang makapangyarihan at portable na digital microscope ang cell phone."

At noong 2015, itinatag ng dalawa ang isang spinoff na kumpanya, ang SmartMicroOptics, kung saan nagsimulang magtrabaho nang fulltime si Antonini makalipas ang isang taon. Sa kalaunan ay sinamahan siya ng kanyang asawa bilang isang administrator, kasama ang isang espesyalista sa marketing.

Ang mga pliable lens na iyon ay naging produktong Blips: mga maliliit na lente na nakakabit sa isang pelikula, na dumidikit sa isang telepono o tablet. Depende sa modelo, nagbibigay-daan ito sa pag-magnify ng humigit-kumulang 8–45x at resolution na hanggang 3 micrometers. Ito ay isang napaka-simpleng press-and-use na produkto.

Ang mga blips ay humantong sa isang mas advanced na mobile microscopy kit sa isang kahon, na maaaring makakuha ng detalye na mas mababa sa 1 micrometer. Ang sistemang ito ay kilala bilang DIPLE. Ang kahon ng produkto ay ang "mekanikal na istraktura para sa system," paliwanag ni Antonini habang maayos niyang ginagawa ang kit sa loob ng halos isang minuto. Ang istrukturang ito ay nagtataglay ng pinagmumulan ng ilaw na pinapagana ng baterya at nagsisilbing base para sa platform ("yugto"), kung saan ang user ay nag-screw sa lens.

Depende sa modelo, ang mga kit ay mayroon ding mga plain slide; mga slide na inihanda gamit ang mga sample ng insekto, halaman, at dugo; isang mikroskopyo ruler; at iba pang mga bagay tulad ng pipette at sipit. Ang buong kit ay tumitimbang nang kaunti sa isang libra, at madaling i-set up kahit ng mga middle-schooler. At siyempre, dahil idinisenyo ito sa paligid ng smartphone, ang mga larawan at video ay maaaring kunan gamit ang magnification.

Ito ay hindi lamang ang portable na mikroskopyo na magagamit, ngunit "sa aking opinyon, mayroon kaming pinakamahusay na cost-performance ratio," naniniwala si Antonini. Kasalukuyang gumagana ang isang kit na may platform, light source, at mga lente mula sa approx. $60 hanggang $155. Sinabi niya na nangangahulugan ito na ang bawat mag-aaral sa isang klase ay maaaring magkaroon ng kanilang sariling sistema ng mikroskopya para sa parehong presyo bilang isang solong maginoo na mikroskopyo na nakatira sa loob ng isang silid-aralan.

Naranasan ng kumpanya ang ilang mga ups and downs. Ang Blips at DIPLE ay unang inilunsad sa mga kampanyang Kickstarter na mapanira ang layunin, at ang kumpanya ay nagkaroon ng ilang maagang tagumpay bago tumama ang pandemya. Ito ay humantong sa pamilyar na ngayon na mga isyu sa supply chain sa mga partikular na bahagi, ngunit din sa ilang mga pagbabago sa focus ng mga customer.

Halimbawa, sa isang kampanyang pang-promosyon ang SmartMicroOptics ay nakipagtulungan sa isang kumpanya ng shampoo ng kuto sa ulo upang magbigay ng Blips lens kasama ng isang bote ng shampoo. Sa gayon ang mga bata o ang kanilang mga pamilya ay maaaring matukoy kung ang mga kuto ay natanggal sa pamamagitan ng shampoo. Sa panahon ng pandemya, ang mga kuto ay naging hindi gaanong problema dahil ang mga bata ay hindi nagsasama-sama sa paaralan, na nagpapalipat-lipat sa mga parasito.

Sa mga nakalipas na taon, sinubukan din ng mga mananaliksik at manggagawang pangkalusugan ang DIPLE sa mas sopistikadong paraan. Ito ay nasubok sa mag-diagnose ng bacterial vaginosis sa US, at kalidad ng tubig sa Rwanda at Costa Rica. Sinubukan din ng mga mananaliksik sa Unibersidad ng Pisa na ilapat ang DIPLE sa pagtuklas ng malaria. (Kailanganin ang sertipikasyon para sa mga klinikal na paggamit.)

Naniniwala si Antonini na ang portability ay maaaring gawin itong kapaki-pakinabang sa malayo at mababang mapagkukunan na kapaligiran; ang magaan na baterya ay maaaring tumagal ng hanggang dalawang araw sa patuloy na paggamit, sabi niya. Gayundin, ayon kay Antonini, ang portable system ay naging kapaki-pakinabang para sa prescreening ng mga sample ng field, upang dalhin ang mikroskopyo sa field kaysa sa sample sa laboratoryo. Hindi matutumbasan ng DIPLE ang kapangyarihan ng isang ordinaryong mikroskopyo, siyempre, ngunit maaaring ito ay isang kapaki-pakinabang na suplemento.

Kung makakapagpalawak sila, gusto ni Antonini na gumawa ng mga kit na partikular sa paksa batay sa mga kahilingan ng mga tao. Halimbawa, ang mga marine biologist ay nagpahayag ng pagnanais para sa mga lente na may mas malaking distansya sa pagtatrabaho mula sa bagay, habang ang mga agronomist ay humingi ng mga tool na na-customize upang suriin ang istraktura ng lupa.

Kung ang bawat estudyante, scientist, at simpleng mausisa na tao ay maaaring magdala ng mikroskopyo sa kanilang bulsa, may mga nakasisilaw na prospect para sa pagbubukas ng natural na mundo sa lahat.

Ang kuwentong ito ay iniulat sa isang journalism-in-residence fellowship sa Italian Institute for Technology (IIT), na pinondohan ng European Research Council (ERC).