Od neurovědního výzkumu k mikroskopii mobilního telefonu

Začalo to v neurovědecké laboratoři.

Andrea Antonini zkoumal endoskopickou mikroskopii – v podstatě mikroskopické zobrazování vnitřních orgánů těla – spolu s dalšími neurovědci z Italského technologického institutu (IIT) v Janově. Ale mikroendoskopické pole bylo relativně malé a on chtěl udělat něco velkého.

Když se jednoho dne pohyboval v mikroskopické laboratoři, uvědomil si, že ano mohl použít některé z těchto čoček se svým telefonem. Byl to jeho velký okamžik. "Viděl jsem příležitost využít technologii k výrobě něčeho pro spotřební elektroniku."

Je to příklad toho, jak myšlenka vygenerovaná v základní, průzkumné vědě může najít úplně jiné místo, komentáře Tommaso Fellin, vedoucí neurovědecké skupiny IIT, která využívá proteiny citlivé na světlo k objasnění toho, jak mozek zpracovává senzorické informace. Aby zaplnili toto místo, začali 3D tisk velmi měkkých polymerních čoček s cílem „proměnit mobilní telefon v výkonný a přenosný digitální mikroskop“.

A v roce 2015 oba založili spinoff společnost SmartMicroOptics, kde Antonini začal pracovat na plný úvazek o rok později. Nakonec se k němu přidala jeho manželka jako správce spolu s marketingovým specialistou.

Tyto poddajné čočky se proměnily v produkt Blips: miniaturní čočky připevněné na film, který se nalepí na telefon nebo tablet. V závislosti na modelu, to umožňuje zvětšení asi 8–45x a rozlišení až 3 mikrometry. Je to velmi jednoduchý produkt, který se lisuje a používá.

Blips vedl k pokročilejší mobilní mikroskopické sadě v krabici, která může dosáhnout detailů pod 1 mikrometr. Tento systém je známý jako DIPLE. Krabice produktu je také „mechanickou strukturou systému,“ vysvětluje Antonini, když soupravu hladce sestavuje během jedné minuty. V této konstrukci je umístěn bateriově napájený zdroj světla a funguje jako základna pro platformu („pódium“), kam uživatel našroubuje čočku.

V závislosti na modelu se sady dodávají také s obyčejnými skluzavkami; sklíčka připravená se vzorky hmyzu, rostlin a krve; pravítko mikroskopu; a další položky, jako je pipeta a pinzeta. Celá sada váží něco málo přes půl kila a snadno ji sestaví i středoškoláci. A samozřejmě, protože je navržen pro smartphone, lze fotografie a videa pořizovat pomocí zvětšení.

Není to jediný dostupný přenosný mikroskop, ale „podle mého názoru máme nejlepší poměr ceny a výkonu,“ věří Antonini. V současné době běží sada s platformou, světelným zdrojem a čočkami od cca. 60 až 155 dolarů. Říká, že to znamená, že každý student ve třídě by mohl mít svůj vlastní mikroskopický systém za stejnou cenu jako jeden konvenční mikroskop, který žije ve třídě.

Společnost přestála několik vzestupů a pádů. Blips a DIPLE byly původně spuštěny v cílených kampaních na Kickstarteru a společnost zaznamenala jistý úspěch před vypuknutím pandemie. To vedlo k dnes již známým problémům dodavatelského řetězce se specifickými komponentami, ale také k některým změnám v zaměření zákazníků.

Například v jedné propagační kampani SmartMicroOptics spolupracovala s firmou zabývající se šampony na vši, aby poskytla čočku Blips spolu s lahvičkou šamponu. Děti nebo jejich rodiny by tak byly schopny zjistit, zda byly vši vyhubeny šamponem. Během pandemie se vši staly menším problémem, protože děti se ve škole neshlukovaly a procházely kolem parazitů.

V posledních letech vědci a zdravotníci zkoušejí DIPLE také sofistikovanějšími způsoby. Bylo to vyzkoušeno diagnostikovat bakteriální vaginózu v USA a kvalita vody ve Rwandě a Kostarice. Výzkumníci z University of Pisa se také pokusili použít DIPLE na detekci malárie. (Pro klinické použití by byla nutná certifikace.)

Antonini věří, že přenositelnost by mohla být užitečná ve vzdálených prostředích a prostředích s nízkými zdroji; lehká baterie může při nepřetržitém používání vydržet až dva dny, říká. Také podle Antoniniho byl přenosný systém užitečný pro předběžné promítání vzorků v terénu, aby se mikroskop dostal do terénu spíše než vzorek do laboratoře. DIPLE se samozřejmě nemůže rovnat výkonu běžného mikroskopu, ale může být užitečným doplňkem.

Pokud budou schopni expandovat, Antonini chce vytvořit sady pro konkrétní téma na základě požadavků lidí. Například mořští biologové vyjádřili touhu po čočkách s větší pracovní vzdáleností od objektu, zatímco agronomové požadovali nástroje přizpůsobené pro kontrolu struktury půdy.

Pokud každý student, vědec a prostě zvědavý člověk může v podstatě nosit mikroskop v kapse, existují oslnivé vyhlídky na otevření přírodního světa všem.

Tento příběh byl hlášen během stáže žurnalistiky na Italském technologickém institutu (IIT), financované Evropskou radou pro výzkum (ERC).