211service.com
Mały mikroskop za 10 USD
Niewielki mikroskop, który wykorzystuje ten sam rodzaj chipa, co w aparatach cyfrowych, może wytwarzać obrazy komórek o wysokiej rozdzielczości bez kosztownych, pochłaniających przestrzeń soczewek, które od wieków były częścią konstrukcji mikroskopów. Naukowcy z Caltech, którzy opracowali rewolucyjny system obrazowania, twierdzą, że urządzenia mogą być produkowane masowo w cenie 10 USD za sztukę i włączane w duże macierze, umożliwiając obrazowanie o wysokiej przepustowości w laboratoriach biologicznych. Urządzenie mogłoby również poszerzyć dostęp do technologii obrazowania: zastosowane na przykład w urządzeniach wielkości PDA, mikroskopy mogłyby umożliwić wiejskim lekarzom noszenie w kieszeniach zaawansowanych systemów obrazowania.
Mikroskop miniaturowy: Ten maleńki mikroskop, który wykorzystuje mikrofluidykę do przepływu próbki przez czip obrazujący z aparatu cyfrowego, ma taką samą rozdzielczość jak konwencjonalny mikroskop świetlny.
Urządzenie Caltech wykorzystuje system maleńkich kanałów płynowych zwanych mikroprzepływami do kierowania komórek, a nawet mikroskopijnych zwierząt, nad chipem wyczuwającym światło. Chip, gotowy czujnik identyczny z tymi, które można znaleźć w aparatach cyfrowych, jest pokryty cienką warstwą metalu, która blokuje większość pikseli. Kilkaset maleńkich otworów wybitych w metalu wzdłuż kanału płynu wpuszczało światło. Gdy próbka przepływa przez mikroskop, każdy otwór rejestruje obraz. Jedna z wersji mikroskopu wykorzystuje grawitację do kontrolowania przepływu próbki przez otwory. Inna wersja, która pozwala na znacznie lepszą kontrolę, wykorzystuje potencjał elektryczny do napędzania przepływu komórek.
100 do 200 obrazów jest następnie łączonych za pomocą prostego oprogramowania do przetwarzania obrazów. Moc obliczeniowa w PDA jest więcej niż wystarczająca do wykonania obliczeń, mówi inżynier Caltech Changhuei Yang , który zaprojektował mikroskop. Mikroskop musi być oświetlony z góry, ale wystarczy światło słoneczne. Rozdzielczość mikroskopu jest podobna do rozdzielczości konwencjonalnego mikroskopu świetlnego – około jednego mikrometra – i jest ograniczona wielkością apertur.
Urządzenie Yanga jest częścią nowej rewolucji w mikroskopii, mówi Michael Field , fizyk z MIT. Mówi, że zwykłe mikroskopy nie są już jedyną grą w mieście. Inne najnowsze osiągnięcia obejmują zaawansowane technologie przezwyciężania długotrwałych ograniczeń fizycznych w rozdzielczości mikroskopów świetlnych i poprawy ich penetracji w tkankę . Jednak maleńki mikroskop Yanga kieruje technologię w innym, prostszym kierunku. Jest tani, kompaktowy i elegancki, mówi Feld.
Yang mówi, że mikroskopy można by wytwarzać przy użyciu konwencjonalnych technik produkcyjnych stosowanych w branży półprzewodników i pogrupować w macierze setek, a nawet tysięcy w celu wysokoprzepustowego, zautomatyzowanego obrazowania. Dodatkowe oprogramowanie do przetwarzania obrazu może ostrzegać naukowców o interesujących komórkach w próbce, uwalniając ich czas na zrobienie czegoś innego w trakcie trwania eksperymentu.
Miniaturowe mikroskopy mają wiele potencjalnych zastosowań. Ponieważ są tanie i kompaktowe, Yang ma nadzieję, że będą używane w urządzeniach przenośnych w krajach rozwijających się. Mówi, że złotym standardem wykrywania malarii jest badanie próbki krwi pod mikroskopem o dużym powiększeniu. Jednak konwencjonalne mikroskopy są zbyt kruche, nieporęczne i energochłonne, aby można je było zastosować w wielu miejscach, gdzie pasożyt krwi jest powszechny. Dziesięciodolarowe mikroskopy można by umieścić w urządzeniach wielkości PDA, które wyświetlają obrazy na małym ekranie. Takie urządzenie prawdopodobnie kosztowałoby około 100 dolarów; systemy mikroskopowe mogą być wymieniane jak wkłady do drukarek, gdy wykazują zużycie.
Urządzenia mogą być również przydatne do śledzenia raka. Yang niedawno rozpoczął współpracę z Richard Cote urolog z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, który opracowuje urządzenia do monitorowania terapii onkologicznych w czasie rzeczywistym. Technologia Cote wykorzystuje filtry do wyrywania dużych, wędrujących komórek rakowych z krwi. Lekarze muszą przyjrzeć się komórkom, aby ustalić, czy rak pacjenta się rozprzestrzenia, ale umieszczenie komórek na szkiełku mikroskopowym po prostu nie jest praktyczne. Soczewki są propozycją ograniczającą, a system Yanga je eliminuje, mówi Cote. Yang przewiduje również wszczepialne mikroskopy, które wyszukują wędrujące komórki rakowe i identyfikują podzbiór obrazów, które lekarz może zbadać ręcznie.
Obrazowanie o wysokiej przepustowości będzie dobrodziejstwem dla firm farmaceutycznych, mówi Piotr So , kierownik Bioinstrumentation Engineering, Analysis and Microscopy Lab w MIT. Podczas opracowywania leku setki wersji tego samego związku są najpierw testowane w komórkach. Obecny stan wiedzy obejmuje wysiewanie komórek w maleńkich dołkach, a następnie wystawianie ich na działanie leków, a następnie testowanie ich odpowiedzi przy użyciu kombinacji technologii, w tym mikroskopii. Systemy mikroprzepływowe do obsługi komórek wymagałyby mniejszych próbek i przyspieszyłyby proces, ale nie zostały one szeroko wdrożone, ponieważ do czasu postępu Caltech nie było sposobu na zintegrowanie obrazowania z tymi urządzeniami, mówi So.
Yang mówi, że rozmawia z kilkoma firmami o komercjalizacji mikroskopu na chipie i ma nadzieję, że za pięć lat pojawi się on na rynku. Pracuje również nad modyfikacjami systemu, aby umożliwić obrazowanie fluorescencyjne – obecnie mikroskopy nie mogą wykrywać kolorów – oraz nad zwiększeniem rozdzielczości oscyloskopów.