O Ymchwil Niwrowyddoniaeth I Ficrosgopeg Ffonau Cell

Dechreuodd mewn labordy niwrowyddoniaeth.

Roedd Andrea Antonini yn ymchwilio i ficrosgopeg endosgopig - yn y bôn, delweddu microsgopig o organau mewnol y corff - ochr yn ochr â niwrowyddonwyr eraill yn Sefydliad Technoleg yr Eidal (IIT) yn Genova. Ond roedd y maes microendosgopi yn gymharol fach, ac roedd am wneud rhywbeth mawr.

Wrth offeru o gwmpas yn y labordy microsgopeg un diwrnod, sylweddolodd ei fod gallai ddefnyddio rhai o'r lensys hyn gyda'i ffôn. Dyna oedd ei foment fawr. “Gwelais y cyfle hwn i ddefnyddio technoleg i wneud rhywbeth ar gyfer electroneg defnyddwyr.”

Mae'n enghraifft o sut y gall syniad a gynhyrchir mewn gwyddoniaeth sylfaenol, archwiliadol ddod o hyd i niche hollol wahanol, sylwadau Tommaso Fellin, pennaeth y grŵp niwrowyddoniaeth IIT sy'n defnyddio proteinau sy'n sensitif i olau i egluro sut mae'r ymennydd yn prosesu gwybodaeth synhwyraidd. I lenwi'r gilfach hon, fe ddechreuon nhw argraffu lensys polymerig meddal iawn mewn 3D, gyda'r nod “i droi'r ffôn symudol yn ficrosgop digidol pwerus a chludadwy.”

Ac yn 2015 sefydlodd y ddau gwmni deilliedig, SmartMicroOptics, lle dechreuodd Antonini weithio'n llawn amser flwyddyn yn ddiweddarach. Ymunodd ei wraig ag ef yn y pen draw fel gweinyddwr, ynghyd ag arbenigwr marchnata.

Trodd y lensys hyblyg hynny i mewn i'r cynnyrch Blips: lensys bach ynghlwm wrth ffilm, sy'n glynu wrth ffôn neu lechen. Yn dibynnu ar y model, mae hyn yn caniatáu chwyddo o tua 8-45x a datrysiad hyd at 3 micromedr. Mae'n gynnyrch gwasgu a defnyddio syml iawn.

Arweiniodd blips at becyn microsgopeg symudol mwy datblygedig mewn blwch, a all gyflawni manylion o dan 1 micromedr. Gelwir y system hon yn DIPLE. Mae blwch y cynnyrch hefyd yn “strwythur mecanyddol ar gyfer y system,” eglura Antonini wrth iddo gydosod y cit yn llyfn mewn tua munud. Mae'r strwythur hwn yn gartref i'r ffynhonnell golau sy'n cael ei bweru gan fatri ac yn gweithredu fel sylfaen ar gyfer y platfform ("cam"), lle mae'r defnyddiwr yn sgriwio yn y lens.

Yn dibynnu ar y model, mae citiau hefyd yn dod gyda sleidiau plaen; sleidiau wedi'u paratoi gyda samplau o bryfed, planhigion a gwaed; pren mesur microsgop; ac eitemau eraill fel pibed a phliciwr. Mae'r cit cyfan yn pwyso ychydig dros bunt, a gellir ei osod yn hawdd hyd yn oed gan blant canol oed. Ac wrth gwrs, oherwydd ei fod wedi'i gynllunio o amgylch y ffôn clyfar, gellir saethu lluniau a fideos gan ddefnyddio'r chwyddhad.

Nid dyma'r unig ficrosgop cludadwy sydd ar gael, ond “yn fy marn i, mae gennym ni'r gymhareb cost-perfformiad orau,” mae Antonini yn credu. Mae pecyn gyda llwyfan, ffynhonnell golau, a lensys yn rhedeg ar hyn o bryd o tua. $60 i $155. Dywed fod hyn yn golygu y gallai pob myfyriwr mewn dosbarth gael ei system microsgopeg bersonol ei hun am yr un pris ag un microsgop confensiynol sy'n byw y tu mewn i ystafell ddosbarth.

Mae'r cwmni wedi goroesi rhai cyfnodau o hwyl a sbri. Lansiwyd Blips a DIPLE i ddechrau ar ymgyrchoedd torri nodau Kickstarter, a chafodd y cwmni rywfaint o lwyddiant cynnar cyn i'r pandemig daro. Arweiniodd hyn at y problemau cadwyn gyflenwi sydd bellach yn gyfarwydd â chydrannau penodol, ond hefyd at rai newidiadau yn ffocws cwsmeriaid.

Er enghraifft, mewn un ymgyrch hyrwyddo, cydweithiodd SmartMicroOptics â chwmni siampŵ llau pen i ddarparu lens Blips ynghyd â photel o siampŵ. Felly byddai plant neu eu teuluoedd yn gallu canfod a oedd y llau wedi cael eu dileu gan y siampŵ. Yn ystod y pandemig, daeth llau yn llai o broblem oherwydd nad oedd plant yn clystyru gyda'i gilydd yn yr ysgol, gan basio'r parasitiaid.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf mae ymchwilwyr a gweithwyr iechyd wedi bod yn rhoi cynnig ar DIPLE mewn ffyrdd mwy soffistigedig hefyd. Mae wedi cael ei brofi i gwneud diagnosis o vaginosis bacteriol yn yr Unol Daleithiau, ac ansawdd dŵr yn Rwanda a Costa Rica. Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Pisa hefyd wedi ceisio cymhwyso DIPLE i ganfod malaria. (Byddai angen ardystiad ar gyfer defnyddiau clinigol.)

Mae Antonini yn credu y gallai'r hygludedd ei wneud yn ddefnyddiol mewn amgylcheddau anghysbell ac adnoddau isel; gall y batri ysgafn bara hyd at ddau ddiwrnod gyda defnydd parhaus, meddai. Yn ogystal, yn ôl Antonini, mae'r system gludadwy wedi bod yn ddefnyddiol ar gyfer rhag-sgrinio samplau maes, i ddod â'r microsgop i'r cae yn hytrach na'r sampl i'r labordy. Ni all DIPLE gyd-fynd â phŵer microsgop confensiynol, wrth gwrs, ond gall fod yn atodiad defnyddiol.

Os ydyn nhw'n gallu ehangu, mae Antonini eisiau creu citiau pwnc-benodol yn seiliedig ar geisiadau pobl. Er enghraifft, mae biolegwyr morol wedi mynegi awydd am lensys sydd â phellter gweithio mwy oddi wrth y gwrthrych, tra bod agronomegwyr wedi gofyn am offer wedi'u teilwra i wirio strwythur pridd.

Os gall pob myfyriwr, gwyddonydd, a pherson chwilfrydig yn y bôn gario microsgop yn eu pocedi, mae rhagolygon disglair ar gyfer agor byd natur i bawb.

Adroddwyd y stori hon yn ystod cymrodoriaeth newyddiaduraeth breswyl yn Sefydliad Technoleg yr Eidal (IIT), a ariennir gan y Cyngor Ymchwil Ewropeaidd (ERC).