سیستم منبع باز چاپگر سه بعدی تصاویر با وضوح بالا مانند میکروسکوپ های تجاری را با صدها برابر قیمت بالاتر فراهم می کند – ScienceDaily


میکروسکوپ های مدرن مورد استفاده برای تصویربرداری بیولوژیکی گران هستند ، در آزمایشگاه های تخصصی واقع شده اند و به پرسنل بسیار واجد شرایط نیاز دارند. بنابراین ، برای کشف رویکردهای جدید و خلاقانه برای مقابله با مشکلات فوری علمی – به عنوان مثال در مبارزه با بیماری های عفونی مانند Covid-19 – عمدتا برای دانشمندان در م institutionsسسات تحقیقاتی مجهز در کشورهای ثروتمند اختصاص داده شده است. یک تیم تحقیقاتی جوان از موسسه فناوری فوتونیک لایب نیتس (Leibniz IPHT) در جنا ، دانشگاه فردریش شیلر و بیمارستان دانشگاه جنا می خواهند این مورد را تغییر دهند: محققان یک جعبه نوری با ابزارهای ساخت میکروسکوپ با قیمت چند صد یورو تهیه کرده اند که تصاویر را با وضوح ارائه می دهد ، قابل مقایسه با میکروسکوپ های تجاری ، که هزینه آنها صد تا هزار برابر بیشتر است. با استفاده از نقاشی های منبع باز ، اجزای سازنده چاپگر سه بعدی و دوربین گوشی هوشمند ، UC2 (You. See. Too.) سیستم مدولار را می توان به طور خاص با روش مورد نیاز سوال تحقیق – از مشاهده طولانی مدت موجودات زنده در دستگاه جوجه کشی تا جعبه با ابزار برای آموزش اپتیک.

ساختمان اصلی سیستم UC2 یک مکعب ساده با چاپ سه بعدی با طول لبه 5 سانتی متر است که می تواند اجزای مختلفی مانند لنزها ، LED ها یا دوربین ها را بپذیرد. چندین مکعب از این دست بر روی صفحه پایه رستر مغناطیسی متصل می شوند. با هوشمندی مرتب شده ، ماژول ها به یک ابزار نوری قدرتمند منتهی می شوند. مفهوم نوری ، که طبق آن صفحه های کانونی لنزهای مجاور همزمان می شوند ، اساس پیچیده ترین تنظیمات نوری مانند میکروسکوپ های مدرن است. با استفاده از جعبه ابزار UC2 ، تیم تحقیقاتی دانشجویان دکترا در آزمایشگاه پروفسور دکتر Rainer Heinzmann ، Leibniz IPHT و دانشگاه Friedrich Schiller Jena نشان می دهد که چگونه این فرآیند مدولار ذاتی را می توان بصورت شهودی در آزمایشات عملی درک کرد. به این ترتیب ، UC2 به کاربران بدون آموزش فنی با استفاده از ابزاری نوری که می توانند از آنها استفاده کنند ، اصلاح و گسترش دهند – بسته به آنچه در مورد آن تحقیق می کنند – ارائه می دهد.

عوامل بیماری زا را کنترل کنید – و سپس میکروسکوپ آلوده را بازیافت کنید

Helge Evers ، استاد بیوشیمی در دانشگاه آزاد برلین و چاریت ، در حال بررسی عوامل بیماری زا با استفاده از جعبه ابزار UC2 است. وی گفت: “سیستم UC2 به ما اجازه می دهد تا میکروسکوپ با کیفیت بالا و با هزینه کم تولید کنیم که با استفاده از آن می توان سلول های زنده را در دستگاه جوجه کشی مشاهده کرد.” به این ترتیب ، UC2 زمینه های کاربردی برای تحقیقات زیست پزشکی را فراهم می کند که میکروسکوپ های معمولی برای آنها مناسب نیستند. بندیکت دیدریچ ، دانشجوی دکترای Leibniz-IPHT که در حال توسعه جعبه ابزار نوری است ، گفت: “میکروسکوپ های تجاری که می توانند برای بررسی عوامل بیماری زا در مدت زمان طولانی استفاده شوند صدها یا هزاران برابر بیشتر از تنظیم UC2 ما هستند.” همراه با رنه لاچمن. “شما به سختی می توانید آنها را در یک آزمایشگاه آلوده قرار دهید ، از آنجا که نمی توانید آنها را حذف کنید زیرا به راحتی تمیز نمی شوند.” از طرف دیگر ، میکروسکوپ UC2 ، ساخته شده از پلاستیک ، پس از موفقیت به راحتی می سوزد یا بازیافت می شود استفاده در آزمایشگاه ایمنی زیستی. برای مطالعه در بیمارستان دانشگاه جنا ، تیم UC2 تمایز مونوسیت ها را به ماکروفاژها در دستگاه جوجه کشی در طی یک هفته کنترل کرد تا ایده ای درباره چگونگی مبارزه سیستم ایمنی ذاتی با عوامل بیماری زا در بدن بدست آورد.

ساخت به سبک لگو: از ایده به نمونه اولیه

طبق اصل لگو بسازید – تیم UC2 مشاهده می کند که این نه تنها باعث می شود غریزه درونی بازی کاربران بیدار شود ، بلکه فرصت های جدیدی را برای محققان فراهم می کند تا ابزاری را دقیقاً متناسب با سوال تحقیق خود طراحی کنند. بندیکت دیداریچ توضیح می دهد: “با روش ما ، می توان به سرعت ابزار مناسب برای نقشه برداری از سلول های خاص را جمع آوری کرد.” “به عنوان مثال ، اگر طول موج قرمز به عنوان تحریک مورد نیاز است ، به سادگی لیزر مناسب را نصب کنید و فیلتر را جایگزین کنید. در صورت نیاز به میکروسکوپ معکوس ، مکعب ها را بر اساس آن مرتب کنید. با استفاده از سیستم UC2 ، عناصر می توانند بسته به وضوح مورد نیاز ، پایداری ، مدت زمان یا روش ترکیب شوند. در میکروسکوپ و مستقیماً در فرآیند “نمونه سازی سریع” آزمایش شده است.

چشم انداز: علم باز

محققان برنامه ها و نرم افزارهای ساختمانی را در مخزن آنلاین آزاد GitHub منتشر می کنند تا جامعه منبع باز در سراسر جهان بتواند به سیستم های ارائه شده دسترسی ، ساخت ، اصلاح و گسترش یابد. رنه لاچمن گفت: “با بازخورد کاربر ، ما سیستم را گام به گام بهبود می بخشیم و راه حل های خلاقانه بیشتری را اضافه می کنیم.” اولین کاربران قبلاً شروع به گسترش سیستم برای خود و برای اهداف خود کرده اند. “ما منتظر هستیم ببینیم چه زمانی می توانیم اولین راه حل های مصرف کننده را معرفی کنیم.”

هدف در پشت این فعال کردن علم باز است. به لطف مستندات دقیق ، محققان می توانند آزمایش ها را در هر کجای دنیا ، حتی خارج از آزمایشگاه های مجهز ، تکرار و توسعه دهند. “تغییر پارادایم: علم برای یک پنی” همان چیزی است که بندیکت دیدریچ این چشم انداز را می نامد: اعلام یک تغییر پارادایم که در آن روند علمی تا آنجا که ممکن است باز و شفاف باشد ، به راحتی برای همه قابل دسترسی باشد ، جایی که محققان دانش خود را با یکدیگر به اشتراک می گذارند. و آن را در کار خود بگنجانند.

جعبه آزمایشی UC2 علم را به مدارس می آورد

برای جذب جوانان به ویژه در زمینه اپتیک ، تیم تحقیقاتی مجموعه ای پیچیده را برای اهداف آموزشی در مدارس و دانشگاه ها ایجاد کرده است. با استفاده از “Box” ، UC2 کیتی ارائه می دهد که به کاربران امکان می دهد مفاهیم نوری و روش های میکروسکوپ را بیاموزند و امتحان کنند. “اجزای سازنده را می توان برای تشکیل یک پروژکتور یا تلسکوپ ترکیب کرد. شما می توانید یک طیف سنج یا میکروفون برای یک گوشی هوشمند بسازید. ”، توضیح می دهد باربارا مارشیکووا ، که آزمایشات و مجموعه ای از مستندات آماده برای استفاده را که تیم UC2 قبلاً در چندین کارگاه در جنا و اطراف آن و همچنین در ایالات متحده ، انگلیس و نروژ آزمایش کرده است ، تهیه کرد. در جنا ، محققان جوان قبلاً در چندین مدرسه از جعبه ابزار UC2 استفاده کرده اند ، به عنوان مثال دانشجویان را در ساخت میکروسکوپ فلورسنت برای تشخیص میکروپلاستیک ها پشتیبانی کرد. “امیلیا والتر” از مدرسه مونته سوری در جنا ، گفت: “ما UC2 را با تلفن هوشمند خود ترکیب کردیم. این به ما امکان ساخت میکروسکوپ فلورسانس خود را با صرفه اقتصادی و بدون هیچ گونه دانش نوری عمده و ایجاد یک روش نسبتاً ساده برای تشخیص ذرات پلاستیکی در لوازم آرایشی و بهداشتی”. گروه از رویکرد میان رشته ای ابتکاری برای یادگیری پیروی می کند.

بندیکت دیدریچ گفت: “ما می خواهیم تکنیک های مدرن میکروسکوپی را در دسترس عموم قرار دهیم و یک جامعه میکروسکوپی باز و خلاق ایجاد کنیم.” این رویکرد داخلی برای تدریس ، به ویژه در هنگام شیوع بیماری کرونا ، که دسترسی به مواد آموزشی در خانه به شدت محدود است ، پتانسیل بسیار زیادی دارد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*