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Il microscopio con la punta delle dita può sbirciare all'interno di un animale in movimento
Un microscopio poco costoso delle dimensioni di una gomma da masticare potrebbe consentire agli scienziati di scrutare il funzionamento interno degli animali viventi e in movimento molto più facilmente. Il dispositivo è abbastanza piccolo e leggero (pesa meno di due grammi) da essere montato sulla testa di un roditore, dove può catturare l'attività di un massimo di 200 singole cellule cerebrali mentre l'animale esplora il suo ambiente.
Avvicinati un po': Questo microscopio a fluorescenza è così piccolo grazie alle dimensioni ridotte dell'elettronica nei dispositivi di consumo.
Sono più cellule di quelle che possono essere monitorate utilizzando un costoso microscopio a due fotoni, che non consente all'animale di muoversi, afferma Mark Schnitzer , neuroscienziato della Stanford University e uno dei creatori del dispositivo. Il microscopio è progettato per rilevare la luce fluorescente, spesso utilizzata nella ricerca biologica per contrassegnare diverse cellule.
Schnitzer, vincitore del TR35 nel 2003, afferma che è difficile calcolare il costo di costruzione del microscopio, ma afferma che ogni componente costa solo pochi dollari. Schnitzer e alcuni dei suoi collaboratori hanno formato una startup per commercializzare il dispositivo.
La ricerca fa parte di una crescente tendenza della microscopia a realizzare dispositivi sempre più piccoli, utili per tutto, dalle nuove aree di ricerca alla rilevazione della tubercolosi nei paesi in via di sviluppo. Questi piccoli nuovi dispositivi sono resi possibili in gran parte dalla rapida diminuzione dei costi e delle dimensioni dei componenti elettronici, una tendenza che è stata a sua volta guidata dalla domanda di dispositivi di consumo.
L'enorme volume del mercato dei telefoni cellulari sta riducendo i costi senza sacrificare le prestazioni, afferma Aydogan Ozcan , professore di ingegneria elettrica e biomedica presso l'Università della California, Los Angeles. Gli scienziati si stanno rendendo conto che con un'architettura compatta e conveniente, possono avere componenti che un decennio fa sarebbero costati migliaia di dollari, se si potesse trovarli.
Al centro del microscopio di Stanford c'è un sensore complementare a semiconduttore di ossido di metallo (CMOS), come quello che si trova nelle fotocamere dei telefoni cellulari. Tutti i componenti utilizzati sono prodotti in serie o in grado di essere prodotti in serie, il che rende facile aumentare la produzione. La ricerca è stata pubblicata domenica sulla rivista Metodi della natura.
Lo sviluppo del dispositivo è stato guidato dal desiderio dei ricercatori di studiare come il cervello dirige il movimento, uno sforzo che richiede un microscopio in grado di studiare le cellule cerebrali mentre gli animali si muovono e si comportano in modo naturale. Il team di Schnitzer aveva precedentemente sviluppato un microscopio piccolo e flessibile in cui la luce veniva trasmessa al cervello tramite un cavo in fibra ottica. Ma questo approccio limita il movimento dell'animale e cattura l'attività solo in una regione molto piccola del cervello. È anche costoso, con i componenti ottici ed elettronici che costano da $ 25.000 a $ 50.000.
Il nuovo dispositivo ha un campo visivo più ampio e tutti i componenti ottici sono integrati nell'alloggiamento che si trova sulla testa dell'animale. Il progresso nella realizzazione di un cannocchiale fluorescente così compatto è davvero significativo, afferma Daniel Fletcher , un bioingegnere dell'Università della California, Berkeley, che non è stato coinvolto nella ricerca. Per l'animale essere in grado di portare con sé l'intero microscopio apre molte più possibilità nello studio del comportamento.
Schnitzer dice che il microscopio avrà usi oltre l'imaging cerebrale. Un certo numero di microscopi può essere messo insieme e utilizzato per contare rapidamente le cellule o esaminare gli animali da laboratorio, come il pesce zebra, che vengono utilizzati nello sviluppo di farmaci.