211service.com
Malý mikroskop za 10 dolarů
Malý mikroskop, který využívá stejný druh čipu jako v digitálních fotoaparátech, dokáže vytvářet snímky buněk s vysokým rozlišením bez drahých, prostor zatěžujících čoček, které byly součástí konstrukce mikroskopů po staletí. Výzkumníci z Caltechu, kteří vyvinuli revoluční zobrazovací systém, říkají, že zařízení by mohla být hromadně vyráběna za cenu 10 USD za kus a začleněna do velkých polí, což by umožnilo vysoce výkonné zobrazování v biologických laboratořích. Zařízení by také mohlo rozšířit přístup k zobrazovací technologii: mikroskopy začleněné do zařízení velikosti PDA by například umožnily venkovským lékařům nosit sofistikované zobrazovací systémy v kapsách.
Miniaturní mikroskop: Tento malý mikroskop, který využívá mikrofluidiku k proudění vzorku přes zobrazovací čip z digitálního fotoaparátu, má stejné rozlišení jako běžný světelný mikroskop.
Zařízení Caltech využívá systém drobných tekutinových kanálků nazývaných mikrofluidika k nasměrování buněk a dokonce i mikroskopických zvířat přes čip snímající světlo. Čip, běžně dostupný snímač identický s těmi, které se nacházejí v digitálních fotoaparátech, je pokryt tenkou vrstvou kovu, která blokuje většinu pixelů. Několik stovek malých otvorů vyražených do kovu podél tekutinového kanálu propouští světlo. Jak vzorek prochází mikroskopem, každý otvor zachycuje obraz. Jedna verze mikroskopu používá gravitaci k řízení toku vzorku přes otvory. Jiná verze, která umožňuje mnohem lepší ovládání, využívá elektrický potenciál k pohonu toku buněk.
100 až 200 snímků je poté spojeno pomocí jednoduchého softwaru pro zpracování snímků. Procesní výkon v PDA je více než dostatečný k provádění výpočtů, říká inženýr Caltech Changhuei Yang , který navrhl mikroskop. Mikroskop musí být osvětlen shora, ale stačí sluneční světlo. Rozlišení mikroskopu je podobné jako u běžného světelného mikroskopu – asi jeden mikrometr – a je omezeno velikostí otvorů.
Yangovo zařízení je součástí nové revoluce v mikroskopii, říká Michael Field , fyzik na MIT. Pravidelné mikroskopy už nejsou jedinou hrou ve městě, říká. Mezi další nedávné pokroky patří sofistikované technologie pro překonání dlouhodobých fyzikálních omezení rozlišení světelných mikroskopů a zlepšení jejich penetrace. do tkáně . Yangův malý mikroskop však posunuje technologii jiným, jednodušším směrem. Je to levné, kompaktní a elegantní, říká Feld.
Yang říká, že mikroskopy by mohly být vyrobeny pomocí konvenčních výrobních technik používaných v polovodičovém průmyslu a seskupeny do polí stovek nebo dokonce tisíců pro vysoce výkonné automatizované zobrazování. Dodatečný software pro zpracování obrazu by mohl upozornit výzkumníky na buňky, které je ve vzorku zajímají, a uvolnit tak jejich čas na něco jiného, zatímco experiment pokračuje.
Miniaturní mikroskopy mají mnoho možností využití. Protože jsou levné a kompaktní, Yang doufá, že budou použity v přenosných zařízeních v rozvojovém světě. Zlatým standardem pro detekci malárie je zkoumání vzorku krve pod vysoce výkonným mikroskopem, říká. Konvenční mikroskopy jsou však příliš křehké, těžkopádné a náročné na energii, než aby mohly být implementovány na mnoha místech, kde převládá krevní parazit. Desetidolarové mikroskopy by mohly být vloženy do zařízení velikosti PDA, která zobrazují obrázky na malé obrazovce. Takové zařízení by pravděpodobně stálo asi 100 dolarů; mikroskopické systémy by mohly být vyměněny jako náplně do tiskáren, když vykazují opotřebení.
Zařízení mohou být také užitečná pro sledování rakoviny. Yang nedávno zahájil spolupráci s Richard Cote , urolog z University of Southern California, který vyvíjí zařízení pro monitorování léčby rakoviny v reálném čase. Coteova technologie využívá filtry k vytržení velkých, putujících rakovinných buněk z krve. Lékaři se potřebují podívat na buňky, aby zjistili, zda se rakovina pacienta šíří, ale umístění buněk na mikroskopické sklíčko prostě není praktické. Čočky jsou limitujícím návrhem a Yangův systém je eliminuje, říká Cote. Yang si také představuje implantabilní mikroskopy, které vyhledávají bludné rakovinné buňky a identifikují podmnožinu snímků, které může lékař manuálně vyšetřit.
Vysokokapacitní zobrazování bude pro farmaceutické společnosti přínosem, říká Peter So , vedoucí laboratoře bioinstrumentačního inženýrství, analýzy a mikroskopie na MIT. Během vývoje léku se nejprve v buňkách testují stovky verzí stejné sloučeniny. Současný stav techniky zahrnuje nanesení buněk do malých jamek a poté je vystaví působení léků a poté testuje jejich odezvu pomocí kombinace technologií, včetně mikroskopie. Mikrofluidní systémy pro manipulaci s buňkami by vyžadovaly menší vzorky a urychlily by proces, ale nebyly široce implementovány, protože až do pokroku Caltech neexistoval způsob, jak integrovat zobrazování do těchto zařízení, říká So.
Yang říká, že jedná s několika společnostmi o komercializaci mikroskopu na čipu a doufá, že bude na trhu za pět let. Pracuje také na úpravách systému, aby umožnil fluorescenční zobrazování – mikroskopy v současné době nedokážou detekovat barvy – a aby zvýšily rozlišení dalekohledů.