Fig. 1. (a) Illuminazione a guida TIR lanciata da una diapositiva:i fotoni dispersi elasticamente sono bloccati dal filtro, mentre i fotoni fluorescenti possono raggiungere la fotocamera dello smartphone. (b) Rendering fotorealistico ritagliato (c) Procedura di assemblaggio:obiettivo stampato a getto d'inchiostro attaccato alla fotocamera dello smartphone, adattatore per smartphone (1) montato su smartphone, anello adesivo (2) attaccato per rimuovere la luce diffusa, filtro colorato attaccato all'anello adesivo per l'imaging a fluorescenza, anello di base (3) attaccato all'adattatore, canna filettata (4) con messa a fuoco sull'asse z abilitata per slot e inserimento del campione, coperchio (5) fissato per bloccare la luce ambientale, Il modulo LED (6) ha fornito l'illuminazione. (d) Sistema collegato allo smartphone. Credito:Università di Houston
Aggiungi un'altra cosa all'elenco delle attività che il tuo smartphone può eseguire. I ricercatori dell'Università di Houston hanno rilasciato un set di dati open source che offre istruzioni alle persone interessate a costruire il proprio microscopio per smartphone.
I ricercatori descrivono il processo in un articolo pubblicato su Ottica biomedica Express , dimostrando che uno smartphone di base dotato di un economico obiettivo in elastomero stampato a getto d'inchiostro può essere convertito in un microscopio in grado di eseguire la microscopia a fluorescenza, in grado di rilevare i patogeni trasportati dall'acqua e svolgere altre funzioni diagnostiche.
Wei Chuan Shih, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, ha detto che la microscopia a fluorescenza è "un cavallo di battaglia, "usato in biologia, diagnostica medica e altri campi per rivelare informazioni su cellule e tessuti che altrimenti non possono essere rilevati. La tecnica consente di raccogliere più informazioni dal fluido, tessuto e altri campioni, ma non tutti hanno accesso a un microscopio ottico in grado di utilizzare la fluorescenza.
Potrebbe estendere le sofisticate tecniche di imaging alle aree rurali e ai paesi in via di sviluppo, Shih ha detto. Ma potrebbe anche avere applicazioni più diffuse, come consentire ai viaggiatori zaino in spalla un modo semplice per testare gli agenti patogeni nei fiumi e nei torrenti.
"Speriamo davvero che chiunque voglia costruirlo possa, " ha detto. "Tutti i pezzi possono essere realizzati con una stampante 3D. Non è qualcosa che appartiene solo al laboratorio".
Il lavoro è stato parzialmente finanziato con $100, 000 sovvenzione dall'iniziativa di scienza dei cittadini della National Science Foundation, che incoraggia gli scienziati a trovare modi per ampliare la conoscenza e l'accesso alla ricerca.
Il laboratorio di Shih ha creato un obiettivo economico che può trasformare uno smartphone in un microscopio nel 2015; lui e i membri del laboratorio hanno creato un'azienda per produrre e distribuire le lenti stampate a getto d'inchiostro, che si collegano direttamente all'obiettivo della fotocamera di uno smartphone.
Continuano gli sforzi per migliorare quel processo, e in un articolo pubblicato all'inizio di questo autunno su Applied Optics hanno riferito di aver progettato una piattaforma - costruita con parti a basso costo tra cui mattoncini LEGO e componenti di imaging in plastica - per garantire un'ispezione di qualità ad alta produttività delle lenti stampate a getto d'inchiostro.
Le lenti sono state utilizzate nel lavoro riportato in Ottica biomedica Express , che descrive in dettaglio come i ricercatori hanno combinato la semplice illuminazione a LED con una cartuccia stampata in 3D progettata per contenere un vetrino convenzionale. La luce e la cartuccia si attaccano allo smartphone.
Mentre i microscopi da tavolo convenzionali emettono luce attraverso il campione dall'alto, la tecnologia del laboratorio Shih lancia la luce dal lato dello scivolo, che ha uno spessore di circa un millimetro. La luce LED viaggia attraverso il vetro, rifrazione per consentire all'osservatore di visualizzare i nuclei e la struttura delle cellule.
È sia meno costoso che meno complicato da usare, Shih ha detto.
"Per perseguire l'ultra-semplicità per la microscopia fai-da-te per smartphone a fluorescenza open source, segnaliamo lo sviluppo di un componente aggiuntivo integrato per lenti singole per l'imaging a fluorescenza multicolore, " hanno scritto i ricercatori. Oltre a Shih, coloro che sono coinvolti nel progetto includono Yulung Sung, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'UH, e lo studente Fernando Campa.
I risultati dei test sui campioni di acqua per i patogeni tra cui Giardia lamblia e Cyrptosporidium parvum utilizzando la tecnologia sono stati confrontati con i risultati ottenuti utilizzando un microscopio ottico da tavolo. La risoluzione era leggermente superiore con il microscopio ottico, ma i ricercatori hanno riportato una risoluzione di due micron con la tecnologia dello smartphone.
Shih ha detto che non vede l'ora di vedere il dispositivo utilizzato da persone al di fuori della comunità scientifica.
"Mi sento sempre più entusiasta di vedere le persone adottare semplici gadget scientifici di base, " ha detto. "Penso che avrà un impatto maggiore se lasciamo che le persone ci giochino, piuttosto che cercare di tenerlo come un segreto. Dovremmo renderlo il più semplice e accessibile possibile per tutti".
