От неврологични изследвания до микроскопия на мобилен телефон

Започна в лаборатория по невронаука.

Андреа Антонини изследва ендоскопската микроскопия – по същество микроскопско изобразяване на вътрешните органи на тялото – заедно с други невролози в Италианския технологичен институт (IIT) в Генуа. Но областта на микроендоскопията беше сравнително малка и той искаше да направи нещо голямо.

Докато един ден работеше в микроскопската лаборатория, той осъзна, че той може да използва някои от тези лещи с телефона си. Това беше неговият голям момент. „Видях този шанс да използвам технологията, за да направя нещо за потребителска електроника.“

Това е пример за това как една идея, генерирана в основна, проучвателна наука, може да намери напълно различна ниша, коментират Томазо Фелин, ръководител на невронаучната група IIT, която използва светлочувствителни протеини, за да изясни как мозъкът обработва сензорна информация. За да запълнят тази ниша, те започнаха 3D печат на много меки полимерни лещи с цел „да превърнат мобилния телефон в мощен и преносим цифров микроскоп“.

И през 2015 г. двамата основават компания за спиноф, SmartMicroOptics, където Антонини започва да работи на пълен работен ден една година по-късно. В крайна сметка към него се присъедини съпругата му като администратор, заедно с маркетинг специалист.

Тези гъвкави лещи се превърнаха в продукта Blips: миниатюрни лещи, прикрепени към филм, който се залепва за телефон или таблет. В зависимост от модела, това позволява увеличение от около 8–45 пъти и разделителна способност до 3 микрометра. Това е много прост продукт за натискане и използване.

Blips доведе до по-усъвършенстван мобилен комплект за микроскопия в кутия, който може да постигне детайлност под 1 микрометър. Тази система е известна като DIPLE. Кутията на продукта също е „механичната структура на системата“, обяснява Антонини, докато сглобява плавно комплекта за около една минута. В тази структура се помещава захранваният с батерии източник на светлина и действа като основа за платформата („сцената“), където потребителят завинтва лещата.

В зависимост от модела комплектите се предлагат и с обикновени слайдове; слайдове, приготвени с проби от насекоми, растения и кръв; линийка за микроскоп; и други предмети като пипета и пинсети. Целият комплект тежи малко над един килограм и може да се настрои лесно дори от ученици от средното училище. И разбира се, тъй като е проектиран за смартфона, снимките и видеоклиповете могат да се заснемат с помощта на увеличението.

Това не е единственият наличен преносим микроскоп, но „по мое мнение имаме най-доброто съотношение цена-производителност“, смята Антонини. В момента работи комплект с платформа, източник на светлина и лещи от ок. $60 до $155. Той казва, че това означава, че всеки ученик в клас може да има своя лична система за микроскопия на същата цена като един конвенционален микроскоп, който живее в класната стая.

Компанията претърпя някои възходи и падения. Blips и DIPLE първоначално бяха пуснати в разбиващи цели кампании на Kickstarter и компанията имаше ранен успех преди пандемията да удари. Това доведе до вече познатите проблеми с веригата за доставки със специфични компоненти, но също и до някои промени във фокуса на клиентите.

Например, в една промоционална кампания SmartMicroOptics си сътрудничи с компания за шампоан за въшки, за да предостави Blips леща заедно с бутилка шампоан. Така децата или техните семейства биха могли да открият дали въшките са били унищожени от шампоана. По време на пандемията въшките станаха по-малък проблем, защото децата не се събираха заедно в училище, разнасяйки паразитите.

През последните години изследователи и здравни работници изпробват DIPLE и по по-сложни начини. Тествано е за диагностициране на бактериална вагиноза в САЩ и качеството на водата в Руанда и Коста Рика. Изследователи от университета в Пиза също са се опитали да приложат DIPLE за откриване на малария. (Ще е необходимо сертифициране за клинични употреби.)

Антонини вярва, че преносимостта може да го направи полезен в отдалечени среди с ниски ресурси; батерията на светлината може да издържи до два дни при непрекъсната употреба, казва той. Също така, според Антонини, преносимата система е била полезна за предварителен преглед на полеви проби, за да пренесе микроскопа на полето, а не пробата в лабораторията. DIPLE не може да достигне мощността на конвенционален микроскоп, разбира се, но може да бъде полезна добавка.

Ако успеят да се разширят, Антонини иска да създаде специфични за темата комплекти въз основа на заявките на хората. Например морските биолози изразиха желание за лещи с по-голямо работно разстояние от обекта, докато агрономите поискаха инструменти, персонализирани за проверка на структурата на почвата.

Ако всеки студент, учен и просто любопитен човек може да носи микроскоп в джоба си, има ослепителни перспективи за отваряне на естествения свят за всички.

Тази история беше съобщена по време на стипендия за журналистика в Италианския технологичен институт (IIT), финансирана от Европейския съвет за научни изследвания (ERC).