De la cercetarea în neuroștiință la microscopia telefonului mobil

A început într-un laborator de neuroștiințe.

Andrea Antonini cerceta microscopia endoscopică – în esență, imagistica microscopică a organelor interne ale corpului – alături de alți oameni de știință de la Institutul Italian de Tehnologie (IIT) din Genova. Dar câmpul de microendoscopie era relativ mic și a vrut să facă ceva mare.

Într-o zi, în timp ce lucra în laboratorul de microscopie, și-a dat seama că el ar putea folosi unele dintre aceste lentile cu telefonul său. A fost momentul lui de mare. „Am văzut această șansă de a folosi tehnologia pentru a face ceva pentru electronice de larg consum.”

Este un exemplu al modului în care o idee generată în știința de bază, exploratorie, poate găsi o nișă complet diferită, comentează Tommaso Fellin, șeful grupului de neuroștiințe IIT care utilizează proteine ​​sensibile la lumină pentru a elucida modul în care creierul procesează informațiile senzoriale. Pentru a umple această nișă, au început să imprime 3D lentile polimerice foarte moi, cu scopul „de a transforma telefonul mobil într-un microscop digital puternic și portabil”.

Și în 2015 cei doi au fondat o companie spin-off, SmartMicroOptics, unde Antonini a început să lucreze cu normă întreagă un an mai târziu. În cele din urmă i s-a alăturat soția ca administrator, alături de un specialist în marketing.

Acele lentile flexibile s-au transformat în produsul Blips: lentile miniaturale atașate unui film, care se lipește de telefon sau tabletă. In functie de model, aceasta permite o mărire de aproximativ 8–45x și o rezoluție de până la 3 micrometri. Este un produs de presare și utilizare foarte simplu.

Blips a condus la un kit de microscopie mobil mai avansat într-o cutie, care poate obține detalii de sub 1 micrometru. Acest sistem este cunoscut sub numele de DIPLE. Cutia produsului este, de asemenea, „structura mecanică a sistemului”, explică Antonini, în timp ce asamblează fără probleme trusa în aproximativ un minut. Această structură găzduiește sursa de lumină alimentată de baterii și acționează ca bază pentru platformă („scena”), unde utilizatorul înșurubează obiectivul.

In functie de model, trusele vin si cu tobogane simple; lame preparate cu probe de insecte, plante și sânge; o riglă de microscop; și alte articole precum o pipetă și o pensetă. Întregul kit cântărește puțin peste o liră și poate fi configurat cu ușurință chiar și de către elevii de gimnaziu. Și, desigur, pentru că este proiectat în jurul smartphone-ului, fotografiile și videoclipurile pot fi filmate folosind mărirea.

Nu este singurul microscop portabil disponibil, dar „în opinia mea, avem cel mai bun raport cost-performanță”, crede Antonini. În prezent, funcționează un kit cu platformă, sursă de lumină și lentile de la cca. 60 USD până la 155 USD. El spune că asta înseamnă că fiecare elev dintr-o clasă ar putea avea propriul sistem de microscopie personal la același preț ca un singur microscop convențional care locuiește în interiorul unei săli de clasă.

Compania a suferit unele suișuri și coborâșuri. Blips și DIPLE au fost lansate inițial în campaniile Kickstarter care au împins obiectivele, iar compania a avut un succes timpuriu înainte de apariția pandemiei. Acest lucru a dus la problemele deja familiare ale lanțului de aprovizionare cu componente specifice, dar și la unele schimbări în focalizarea clienților.

De exemplu, într-o campanie promoțională, SmartMicroOptics a colaborat cu o companie de șampon pentru păduchi pentru a furniza o lentilă Blips împreună cu o sticlă de șampon. Astfel, copiii sau familiile lor ar putea detecta dacă păduchii au fost eradicați de șampon. În timpul pandemiei, păduchii au devenit mai puțin o problemă, deoarece copiii nu se adunau la școală, trecând în jurul paraziților.

În ultimii ani, cercetătorii și lucrătorii din domeniul sănătății au încercat DIPLE și în moduri mai sofisticate. A fost testat diagnosticați vaginoza bacteriană în SUA și calitatea apei în Rwanda și Costa Rica. Cercetătorii de la Universitatea din Pisa au încercat, de asemenea, să aplice DIPLE pentru detectarea malariei. (Ar fi necesară certificarea pentru utilizări clinice.)

Antonini consideră că portabilitatea ar putea face utilă în medii îndepărtate și cu resurse reduse; bateria ușoară poate dura până la două zile cu utilizare continuă, spune el. De asemenea, potrivit lui Antonini, sistemul portabil a fost util pentru prescreeningul probelor de teren, pentru a aduce microscopul pe teren mai degrabă decât proba în laborator. DIPLE nu poate egala puterea unui microscop convențional, desigur, dar poate fi un supliment util.

Dacă sunt capabili să se extindă, Antonini vrea să creeze truse specifice subiectului, bazate pe solicitările oamenilor. De exemplu, biologii marini și-au exprimat dorința pentru lentile cu o distanță de lucru mai mare față de obiect, în timp ce agronomii au cerut instrumente personalizate pentru a verifica structura solului.

Dacă fiecare student, om de știință și persoană pur și simplu curioasă poate purta un microscop în buzunar, există perspective uimitoare de a deschide lumea naturală pentru toți.

Această poveste a fost raportată în timpul unei burse de jurnalism în rezidență la Institutul Italian de Tehnologie (IIT), finanțată de Consiliul European de Cercetare (ERC).