Dari Penelitian Ilmu Saraf Hingga Mikroskopi Ponsel

Itu dimulai di laboratorium ilmu saraf.

Andrea Antonini sedang meneliti mikroskop endoskopi – pada dasarnya, pencitraan mikroskopis organ dalam tubuh – bersama ahli saraf lainnya di Institut Teknologi Italia (IIT) di Genova. Tetapi bidang mikroendoskopi relatif kecil, dan dia ingin melakukan sesuatu yang besar.

Saat berkeliling di lab mikroskop suatu hari, dia menyadari bahwa dia bisa menggunakan beberapa lensa ini dengan teleponnya. Itu adalah momen terbesarnya. “Saya melihat kesempatan ini untuk menggunakan teknologi guna membuat sesuatu untuk elektronik konsumen.”

Ini adalah contoh bagaimana sebuah ide yang dihasilkan dalam sains dasar dan eksplorasi dapat menemukan ceruk yang sama sekali berbeda, komentar Tommaso Fellin, kepala kelompok ilmu saraf IIT yang menggunakan protein peka cahaya untuk menjelaskan bagaimana otak memproses informasi sensorik. Untuk mengisi ceruk ini, mereka mulai mencetak 3D lensa polimer yang sangat lembut, dengan tujuan “untuk mengubah ponsel menjadi mikroskop digital yang kuat dan portabel.”

Dan pada tahun 2015 keduanya mendirikan perusahaan spin-off, SmartMicroOptics, dimana Antonini mulai bekerja penuh waktu satu tahun kemudian. Dia akhirnya bergabung dengan istrinya sebagai administrator, bersama dengan spesialis pemasaran.

Lensa lentur itu berubah menjadi produk Blips: lensa miniatur yang menempel pada film, yang menempel pada ponsel atau tablet. Tergantung modelnya, ini memungkinkan perbesaran sekitar 8–45x dan resolusi hingga 3 mikrometer. Ini adalah produk tekan dan gunakan yang sangat sederhana.

Blip menyebabkan kit mikroskop seluler yang lebih canggih dalam sebuah kotak, yang dapat mencapai detail di bawah 1 mikrometer. Sistem ini dikenal sebagai DIPLE. Kotak produk juga merupakan "struktur mekanis untuk sistem," Antonini menjelaskan saat dia merakit kit dengan lancar dalam waktu sekitar satu menit. Struktur ini menampung sumber cahaya bertenaga baterai dan berfungsi sebagai dasar untuk platform ("panggung"), tempat pengguna memasang sekrup di lensa.

Tergantung pada modelnya, kit juga dilengkapi dengan perosotan polos; slide yang disiapkan dengan sampel serangga, tanaman, dan darah; penggaris mikroskop; dan barang-barang lainnya seperti pipet dan pinset. Seluruh kit beratnya sedikit lebih dari satu pon, dan dapat diatur dengan mudah bahkan oleh siswa sekolah menengah. Dan tentu saja, karena dirancang di sekitar ponsel cerdas, foto dan video dapat diambil menggunakan pembesaran.

Ini bukan satu-satunya mikroskop portabel yang tersedia, tetapi "menurut pendapat saya, kami memiliki rasio biaya-kinerja terbaik," yakin Antonini. Kit dengan platform, sumber cahaya, dan lensa saat ini berjalan dari kira-kira. $60 hingga $155. Dia mengatakan bahwa ini berarti bahwa setiap siswa di kelas dapat memiliki sistem mikroskop pribadi mereka sendiri dengan harga yang sama dengan satu mikroskop konvensional yang ada di dalam kelas.

Perusahaan telah melewati beberapa pasang surut. Blips dan DIPLE awalnya diluncurkan pada kampanye Kickstarter yang menghancurkan tujuan, dan perusahaan tersebut meraih beberapa kesuksesan awal sebelum pandemi melanda. Hal ini menyebabkan masalah rantai pasokan yang sekarang akrab dengan komponen tertentu, tetapi juga beberapa perubahan dalam fokus pelanggan.

Misalnya, dalam salah satu kampanye promosi SmartMicroOptics bekerja sama dengan perusahaan sampo kutu rambut untuk menyediakan lensa Blips beserta sebotol sampo. Dengan demikian anak-anak atau keluarga mereka dapat mendeteksi apakah kutu telah diberantas oleh sampo. Selama pandemi, kutu tidak menjadi masalah karena anak-anak tidak berkumpul bersama di sekolah, menularkan parasit.

Dalam beberapa tahun terakhir para peneliti dan petugas kesehatan telah mencoba DIPLE dengan cara yang lebih canggih juga. Sudah diuji untuk mendiagnosa vaginosis bakterial di AS, dan kualitas air di Rwanda dan Kosta Rika. Para peneliti di University of Pisa juga mencoba menerapkan DIPLE untuk deteksi malaria. (Sertifikasi akan diperlukan untuk penggunaan klinis.)

Antonini percaya bahwa portabilitas dapat membuatnya berguna di lingkungan terpencil dan sumber daya rendah; baterai ringan bisa bertahan hingga dua hari dengan penggunaan terus menerus, katanya. Selain itu, menurut Antonini, sistem portabel berguna untuk prescreening sampel lapangan, membawa mikroskop ke lapangan, bukan sampel ke laboratorium. DIPLE tentu saja tidak dapat menandingi kekuatan mikroskop konvensional, tetapi ini bisa menjadi suplemen yang berguna.

Jika mereka dapat berkembang, Antonini ingin membuat kit khusus subjek berdasarkan permintaan orang. Misalnya, ahli biologi kelautan telah menyatakan keinginan untuk lensa dengan jarak kerja yang lebih jauh dari objek, sementara ahli agronomi telah meminta alat yang disesuaikan untuk memeriksa struktur tanah.

Jika setiap siswa, ilmuwan, dan orang yang ingin tahu pada dasarnya dapat membawa mikroskop di saku mereka, ada prospek yang mempesona untuk membuka alam bagi semua orang.

Kisah ini dilaporkan selama persekutuan jurnalisme di residensi di Institut Teknologi Italia (IIT), yang didanai oleh European Research Council (ERC).