211service.com
Fingertopsmikroskop kan kika in i ett rörligt djur
Ett billigt mikroskop ungefär lika stort som en tuggummi skulle kunna göra det möjligt för forskare att titta in i det inre av levande, flyttande djur mycket lättare. Enheten är liten och tillräckligt lätt – den väger mindre än två gram – för att monteras ovanpå en gnagares huvud, där den kan fånga aktiviteten hos upp till 200 individuella hjärnceller när djuret utforskar sin miljö.
Kom lite närmare: Detta fluorescensmikroskop är så litet tack vare den krympande storleken på elektronik i konsumentenheter.
Det är fler celler än vad som kan övervakas med ett dyrt tvåfotonmikroskop, som inte tillåter djuret att röra sig, säger Mark Schnitzer , en neuroforskare vid Stanford University och en av enhetens skapare. Mikroskopet är designat för att upptäcka fluorescerande ljus, som ofta används i biologisk forskning för att markera olika celler.
Schnitzer, en TR35-utmärkelse 2003, säger att det är svårt att beräkna kostnaden för att bygga mikroskopet, men han säger att varje komponent bara kostar några få dollar. Schnitzer och några av hans medarbetare har bildat en startup för att kommersialisera enheten.
Forskningen är en del av en växande trend inom mikroskopi att tillverka allt mindre apparater, som är användbara för allt från nya forskningsområden till att upptäcka tuberkulos i utvecklingsländer. Dessa små nya enheter möjliggörs till stor del av de snabbt sjunkande kostnaderna och storleken på elektronikkomponenter – en trend som i sin tur har drivits av efterfrågan på konsumentenheter.
Den massiva volymen på mobiltelefonmarknaden driver ner kostnaderna samtidigt som det inte offras prestanda Aydogan Ozcan , professor i elektrisk och biomedicinsk teknik vid University of California, Los Angeles. Forskare inser att med kostnadseffektiv kompakt arkitektur kan de ha komponenter som för ett decennium sedan skulle kosta tusentals dollar om du kunde hitta dem.
I hjärtat av Stanford-mikroskopet finns en komplementär metall-oxid-halvledarsensor (CMOS), som den som finns i mobiltelefonkameror. Alla komponenter som används är antingen masstillverkade eller kan masstillverkas, vilket gör det enkelt att skala upp produktionen. Forskningen publicerades i söndags i tidskriften Naturmetoder.
Utvecklingen av enheten drevs av forskarnas önskan att studera hur hjärnan styr rörelse, en strävan som kräver ett mikroskop som kan studera hjärnceller medan djur rör sig och beter sig naturligt. Schnitzers team hade tidigare utvecklat ett litet, flexibelt mikroskop där ljus levererades till hjärnan via en fiberoptisk kabel. Men detta tillvägagångssätt begränsar djurets rörelse och fångar aktivitet i endast en mycket liten del av hjärnan. Det är också dyrt, med de optiska och elektronikkomponenterna som kostar $25 000 till $50,000.
Den nya enheten har ett större synfält och alla optiska komponenter är integrerade i huset som sitter på djurets huvud. Framstegen med att kunna göra ett fluorescerande kikare så här kompakt är verkligen betydande, säger Daniel Fletcher , en bioingenjör vid University of California, Berkeley, som inte var involverad i forskningen. För att djuret ska kunna bära hela mikroskopet tillsammans med det öppnar många fler möjligheter att studera beteende.
Schnitzer säger att mikroskopet kommer att ha användningsområden utöver hjärnavbildning. Ett antal av mikroskopen kan sättas ihop och användas för att snabbt räkna celler eller screena försöksdjur, som zebrafisk, som används i läkemedelsutveckling.