Australische onderzoekers van het ARC Centre of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) hebben een 3D-afdrukbare 'clip-on' ontwikkeld die van elke smartphone een volledig functionele microscoop kan maken.

Gerapporteerd in het onderzoekstijdschrift Wetenschappelijke rapporten , de smartphonemicroscoop is krachtig genoeg om preparaten van slechts 1/200ste millimeter zichtbaar te maken, inclusief microscopisch kleine organismen, dierlijke en plantaardige cellen, bloedcellen, celkernen en meer.

De clip-on-technologie is uniek omdat er geen externe voeding of lichtbron nodig is om te werken, maar toch krachtige microscopische prestaties biedt in een robuust en mobiel handheld-pakket.

En de onderzoekers stellen de technologie vrij beschikbaar, de 3D-printbestanden openbaar delen, zodat iedereen - van wetenschappers tot wetenschappelijk nieuwsgierigen - zijn eigen smartphones in microscopen kan veranderen.

Hoofdontwikkelaar en CNBP Research Fellow aan RMIT University, Dr. Antony Orth, gelooft dat de technologie een enorm potentieel heeft als wetenschappelijk hulpmiddel, een die ideaal is voor gebruik in afgelegen gebieden en voor veldwerk waar grotere zelfstandige microscopen niet beschikbaar of onpraktisch zijn.

"We hebben een eenvoudige microscoop voor mobiele telefoons ontworpen die profiteert van de geïntegreerde verlichting die beschikbaar is bij bijna alle smartphonecamera's, ’ zegt dokter Orth.

De clip-on is ontworpen met interne verlichtingstunnels die het licht van de cameraflitser leiden om het monster van achteren te verlichten. Dit lost problemen op die worden gezien met andere mobiele telefoons met microscopie, zegt Dr. Orth.

"Bijna alle andere op telefoons gebaseerde microscopen gebruiken extern gevoede lichtbronnen, terwijl er een perfect goede flits op de telefoon zelf zit, " legt hij uit. "Externe LED's en stroombronnen kunnen deze andere systemen verrassend complex maken, omvangrijk en moeilijk te monteren."

"Het mooie van ons ontwerp is dat de microscoop na één eenvoudige montagestap bruikbaar is en geen extra verlichtingsoptiek vereist, waardoor de kosten en complexiteit van de montage aanzienlijk worden verminderd. De clip-on kan ook in 3D worden geprint, waardoor het apparaat toegankelijk is voor iedereen met basisfuncties voor 3D-printen."

Een ander voordeel dat Dr. Orth opmerkte, is dat de clip-on het mogelijk maakt om zowel helderveld- als donkerveldmicroscopietechnieken uit te voeren. Helderveldmicroscopie is waar een monster wordt waargenomen op een heldere achtergrond. Omgekeerd, dark-field toont het monster verlicht op een donkere achtergrond.

"De toegevoegde donkerveldfunctionaliteit stelt ons in staat monsters te observeren die bijna onzichtbaar zijn onder conventionele helderveldoperaties, zoals cellen in media, "zegt hij. "Het hebben van beide mogelijkheden in zo'n klein apparaat is buitengewoon gunstig en vergroot het activiteitenbereik waarvoor de microscoop met succes kan worden gebruikt."

Dr. Orth gelooft dat de potentiële toepassingen voor de smartphonemicroscoop enorm zijn.

"Onze mobiele microscoop kan worden gebruikt als een goedkoop en draagbaar hulpmiddel voor alle soorten monitoring ter plaatse of op afstand."

"Waterkwaliteit, Bloedstalen, omgevingsobservatie, vroege detectie en diagnose van ziekten - dit zijn allemaal gebieden waar onze technologie gemakkelijk met goed resultaat kan worden gebruikt."

Dr. Orth ziet significante voordelen in ontwikkelingslanden voor het apparaat.

"Krachtige microscopen zijn in sommige regio's zeldzaam, " zegt Dr. Orth. "Ze worden vaak alleen gevonden in grotere bevolkingscentra en niet in afgelegen of kleinere gemeenschappen. Toch kan het gebruik ervan in deze gebieden essentieel zijn - voor het bepalen van de waterkwaliteit om te drinken, tot het analyseren van bloedmonsters op parasieten, of voor de diagnose van ziekten, waaronder malaria."

Om ervoor te zorgen dat deze technologie over de hele wereld kan worden gebruikt, de bestanden voor het 3D printen van de microscoop clip-on worden gratis ter beschikking gesteld. Ze kunnen worden gedownload van de CNBP-website - http://cnbp.org.au/online-tools.

"Ideaal, een telefoonmicroscoop zou moeten profiteren van de geïntegreerde flitser die in bijna elke moderne mobiele telefoon te vinden is, het vermijden van de noodzaak van externe verlichting en stroom. Het moet ook zo compact en eenvoudig mogelijk te monteren zijn. Het is deze ontwerpfilosofie die ons inspireerde bij de ontwikkeling van deze add-on clip, ’ zegt dokter Orth.

De nieuwe telefoonmicroscoop is al getest door Dr. Orth en zijn CNBP-collega's op een aantal gebieden, succesvol visualiseren van monsters variërend van celcultuur, tot zoöplankton tot levend sperma van runderen ter ondersteuning van vruchtbaarheidstests bij vee.