من أبحاث علم الأعصاب إلى مجهر الهاتف الخليوي

بدأ في مختبر علم الأعصاب.

كانت أندريا أنتونيني تبحث في الفحص المجهري بالمنظار - بشكل أساسي ، التصوير المجهري لأعضاء الجسم الداخلية - جنبًا إلى جنب مع علماء أعصاب آخرين في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا (IIT) في جينوفا. لكن مجال التنظير المجهري كان صغيرًا نسبيًا ، وأراد أن يفعل شيئًا كبيرًا.

بينما كان يتجول في مختبر الفحص المجهري يومًا ما ، أدرك أنه يمكنه استخدام بعض هذه العدسات مع هاتفه. لقد كانت لحظته الكبيرة. "لقد رأيت هذه الفرصة لاستخدام التكنولوجيا لصنع شيء للإلكترونيات الاستهلاكية."

إنه مثال على كيف يمكن لفكرة تم إنشاؤها في العلوم الاستكشافية الأساسية أن تجد تعليقات متخصصة مختلفة تمامًا توماسو فيلين، رئيس مجموعة علم الأعصاب IIT التي تستخدم بروتينات حساسة للضوء لتوضيح كيفية معالجة الدماغ للمعلومات الحسية. لملء هذا المكان ، بدأوا الطباعة ثلاثية الأبعاد لعدسات بوليمرية ناعمة جدًا ، بهدف "تحويل الهاتف الخلوي إلى مجهر رقمي قوي ومحمول."

وفي عام 2015 أسس الاثنان شركة فرعية ، SmartMicroOptics ، حيث بدأ أنتونيني العمل بدوام كامل بعد عام واحد. في النهاية ، انضمت إليه زوجته كمسؤول ، إلى جانب اختصاصي تسويق.

تحولت تلك العدسات المرنة إلى منتج Blips: عدسات مصغرة متصلة بفيلم تلتصق بهاتف أو جهاز لوحي. حسب النموذج، وهذا يسمح بتكبير حوالي 8-45x ودقة تصل إلى 3 ميكرومتر. إنه منتج بسيط للغاية يستخدم الضغط والاستخدام.

أدى Blips إلى مجموعة أدوات الفحص المجهري المتنقلة الأكثر تقدمًا في صندوق ، والتي يمكنها تحقيق تفاصيل أقل من 1 ميكرومتر. يُعرف هذا النظام باسم DIPLE. صندوق المنتج هو أيضًا "الهيكل الميكانيكي للنظام" ، كما يوضح أنتونيني وهو يقوم بتجميع المجموعة بسلاسة في حوالي دقيقة واحدة. يضم هذا الهيكل مصدر الضوء الذي يعمل بالبطارية ويعمل كقاعدة للمنصة ("المرحلة") ، حيث يقوم المستخدم ببراغي في العدسة.

اعتمادًا على النموذج ، تأتي المجموعات أيضًا مع شرائح عادية ؛ شرائح محضرة بعينات من الحشرات والنباتات والدم ؛ مسطرة مجهر وأشياء أخرى مثل الماصة والملاقط. تزن المجموعة الكاملة أكثر من رطل ، ويمكن إعدادها بسهولة حتى من قبل طلاب المدارس المتوسطة. وبالطبع ، نظرًا لأنه مصمم حول الهاتف الذكي ، يمكن التقاط الصور ومقاطع الفيديو باستخدام التكبير.

إنه ليس المجهر المحمول الوحيد المتاح ، ولكن "في رأيي ، لدينا أفضل نسبة أداء من حيث التكلفة" ، كما يعتقد أنتونيني. تعمل حاليًا مجموعة مع منصة ومصدر ضوء وعدسات من تقريبا. 60 دولارًا إلى 155 دولارًا. يقول إن هذا يعني أن كل طالب في الفصل يمكن أن يكون لديه نظام الفحص المجهري الشخصي الخاص به بنفس سعر المجهر التقليدي الواحد الذي يعيش داخل الفصل.

لقد نجت الشركة من بعض التقلبات. تم إطلاق Blips و DIPLE في البداية في حملات Kickstarter لتحطيم الأهداف ، وحققت الشركة بعض النجاح المبكر قبل انتشار الوباء. أدى ذلك إلى مشكلات سلسلة التوريد المألوفة الآن مع مكونات محددة ، ولكن أيضًا إلى بعض التغييرات في تركيز العملاء.

على سبيل المثال ، في إحدى الحملات الترويجية ، تعاونت SmartMicroOptics مع شركة شامبو قمل الرأس لتوفير عدسة Blips مع زجاجة شامبو. وبالتالي سيتمكن الأطفال أو عائلاتهم من اكتشاف ما إذا كان الشامبو قد تم القضاء على القمل. أثناء الوباء ، أصبح القمل مشكلة أقل لأن الأطفال لم يتجمعوا معًا في المدرسة ، ويمرون حول الطفيليات.

في السنوات الأخيرة ، حاول الباحثون والعاملون الصحيون تجربة DIPLE بطرق أكثر تعقيدًا أيضًا. تم اختباره على تشخيص التهاب المهبل الجرثومي في الولايات المتحدة ، وجودة المياه في رواندا وكوستاريكا. حاول الباحثون في جامعة بيزا أيضًا تطبيق DIPLE على اكتشاف الملاريا. (ستكون الشهادة مطلوبة للاستخدامات السريرية.)

تعتقد أنتونيني أن قابلية النقل يمكن أن تجعلها مفيدة في البيئات النائية ومنخفضة الموارد ؛ يمكن أن تدوم بطارية الضوء لمدة تصل إلى يومين مع الاستخدام المتواصل ، كما يقول. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لأنطونيني ، كان النظام المحمول مفيدًا في الفحص المسبق للعينات الميدانية ، لإحضار المجهر إلى الميدان بدلاً من العينة إلى المختبر. لا يمكن لـ DIPLE أن يضاهي قوة المجهر التقليدي ، بالطبع ، لكنه قد يكون مكملاً مفيدًا.

إذا كانوا قادرين على التوسع ، فإن أنتونيني يريد إنشاء مجموعات خاصة بالموضوع بناءً على طلبات الأشخاص. على سبيل المثال ، أعرب علماء الأحياء البحرية عن رغبتهم في الحصول على عدسات ذات مسافة عمل أكبر من الجسم ، بينما طلب المهندسون الزراعيون أدوات مخصصة للتحقق من بنية التربة.

إذا كان بإمكان كل طالب وعالم وشخص فضولي ببساطة حمل مجهر في جيبه ، فهناك احتمالات مبهرة لفتح العالم الطبيعي للجميع.

تم الإبلاغ عن هذه القصة خلال زمالة الصحافة الداخلية في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا (IIT) ، بتمويل من مجلس البحوث الأوروبي (ERC).