211service.com
Vingertopmicroscoop kan in een bewegend dier gluren
Met een goedkope microscoop ter grootte van een gumdrop kunnen wetenschappers veel gemakkelijker in de innerlijke werking van levende, bewegende dieren kijken. Het apparaat is klein en licht genoeg - het weegt minder dan twee gram - om bovenop het hoofd van een knaagdier te worden gemonteerd, waar het de activiteit van maximaal 200 individuele hersencellen kan vastleggen terwijl het dier zijn omgeving verkent.
Kom wat dichterbij: Deze fluorescentiemicroscoop is zo klein dankzij de steeds kleiner wordende elektronica in consumentenapparatuur.
Dat zijn meer cellen dan kunnen worden gevolgd met een dure twee-fotonenmicroscoop, waardoor het dier niet kan bewegen, zegt Mark Schnitzer , een neurowetenschapper aan de Stanford University en een van de makers van het apparaat. De microscoop is ontworpen om fluorescerend licht te detecteren, dat vaak wordt gebruikt in biologisch onderzoek om verschillende cellen te markeren.
Schnitzer, een TR35-honneur in 2003, zegt dat het moeilijk is om de kosten van het bouwen van de microscoop te berekenen, maar hij zegt dat elk onderdeel slechts een paar dollar kost. Schnitzer en enkele van zijn medewerkers hebben een startup opgericht om het apparaat te commercialiseren.
Het onderzoek maakt deel uit van een groeiende trend in microscopie om steeds kleinere apparaten te maken, die nuttig zijn voor van alles, van nieuwe onderzoeksgebieden tot het opsporen van tuberculose in ontwikkelingslanden. Deze kleine nieuwe apparaten worden grotendeels mogelijk gemaakt door de snel dalende kosten en omvang van elektronische componenten - een trend die op zijn beurt wordt aangedreven door de vraag naar consumentenapparaten.
Het enorme volume van de markt voor mobiele telefoons zorgt ervoor dat de kosten omlaag gaan zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties, zegt Aydogan Ozcan , hoogleraar elektrische en biomedische technologie aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. Wetenschappers realiseren zich dat ze met een kosteneffectieve compacte architectuur componenten kunnen hebben die tien jaar geleden duizenden dollars zouden kosten, als je ze zou kunnen vinden.
In het hart van de Stanford-microscoop bevindt zich een complementaire metaaloxide-halfgeleider (CMOS)-sensor, zoals het soort dat wordt aangetroffen in camera's van mobiele telefoons. Alle gebruikte componenten zijn ofwel in massaproductie ofwel in staat tot massaproductie, waardoor het eenvoudig is om de productie op te schalen. Het onderzoek is zondag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Methoden.
De ontwikkeling van het apparaat werd gedreven door de wens van onderzoekers om te bestuderen hoe de hersenen beweging sturen, een onderneming waarvoor een microscoop nodig is die hersencellen kan bestuderen terwijl dieren bewegen en zich natuurlijk gedragen. Het team van Schnitzer had eerder een kleine, flexibele microscoop ontwikkeld waarin licht via een glasvezelkabel naar de hersenen werd gestuurd. Maar deze benadering beperkt de beweging van het dier en legt activiteit vast in slechts een heel klein deel van de hersenen. Het is ook duur, met de optische en elektronische componenten die $ 25.000 tot $ 50.000 kosten.
Het nieuwe apparaat heeft een groter gezichtsveld en alle optische componenten zijn geïntegreerd in de behuizing die op de kop van het dier zit. De vooruitgang in het kunnen maken van een fluorescerende telescoop die zo compact is, is echt aanzienlijk, zegt Daniel Fletcher , een bio-ingenieur aan de University of California, Berkeley, die niet betrokken was bij het onderzoek. Als het dier de hele microscoop mee kan dragen, ontstaan er veel meer mogelijkheden bij het bestuderen van gedrag.
Schnitzer zegt dat de microscoop toepassingen zal hebben die verder gaan dan hersenbeeldvorming. Een aantal van de microscopen kan in elkaar worden gezet en worden gebruikt om snel cellen te tellen of proefdieren, zoals zebravissen, die worden gebruikt bij de ontwikkeling van geneesmiddelen, te screenen.