Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Sistem sumber terbuka dari printer 3D memberikan gambar resolusi tinggi seperti mikroskop komersial dengan harga ratusan kali lipat – ScienceDaily


Mikroskop modern yang digunakan untuk pencitraan biologis mahal harganya, berlokasi di laboratorium khusus dan membutuhkan staf yang berkualifikasi tinggi. Untuk meneliti novel, pendekatan kreatif untuk mengatasi masalah ilmiah yang mendesak – misalnya dalam perang melawan penyakit menular seperti Covid-19 – dengan demikian terutama disediakan untuk para ilmuwan di lembaga penelitian yang lengkap di negara-negara kaya. Tim peneliti muda dari Institut Teknologi Fotonik Leibniz (Leibniz IPHT) di Jena, Universitas Friedrich Schiller, dan Rumah Sakit Universitas Jena ingin mengubah ini: Para peneliti telah mengembangkan kotak alat optik untuk membuat mikroskop seharga beberapa ratus euro yang menghasilkan gambar beresolusi sebanding dengan mikroskop komersial yang harganya ratusan hingga seribu kali lebih mahal. Dengan cetak biru open-source, komponen dari printer 3D dan kamera smartphone, sistem modular UC2 (You. See. Too.) Dapat digabungkan secara khusus sesuai dengan pertanyaan penelitian – dari pengamatan jangka panjang organisme hidup di inkubator ke kotak peralatan untuk pendidikan optik.

Blok bangunan dasar dari sistem UC2 adalah kubus cetak 3D sederhana dengan panjang tepi 5 sentimeter, yang dapat menampung berbagai komponen seperti lensa, LED, atau kamera. Beberapa kubus semacam itu dipasang pada pelat dasar raster magnetik. Disusun dengan rapi, modul menghasilkan instrumen optik yang kuat. Konsep optik yang menurutnya bidang fokus lensa yang berdekatan bertepatan adalah dasar untuk sebagian besar penyiapan optik yang rumit seperti mikroskop modern. Dengan kotak alat UC2, tim peneliti mahasiswa PhD di lab Prof. Dr. Rainer Heintzmann, Leibniz IPHT dan Universitas Friedrich Schiller Jena, menunjukkan bagaimana proses modular yang melekat ini dapat dipahami secara intuitif dalam eksperimen langsung. Dengan cara ini, UC2 juga memberi pengguna tanpa pelatihan teknis alat optik yang dapat mereka gunakan, modifikasi, dan kembangkan – tergantung pada apa yang mereka teliti.

Pantau patogen – lalu daur ulang mikroskop yang terkontaminasi

Helge Ewers, Profesor Biokimia di Universitas Gratis Berlin dan Charité, sedang menyelidiki patogen menggunakan kotak alat UC2. “Sistem UC2 memungkinkan kami untuk menghasilkan mikroskop berkualitas tinggi dengan biaya rendah, yang dengannya kami dapat mengamati sel-sel hidup di dalam inkubator,” katanya. UC2 dengan demikian membuka area aplikasi untuk penelitian biomedis dimana mikroskop konvensional tidak sesuai. “Mikroskop komersial yang dapat digunakan untuk memeriksa patogen dalam periode waktu yang lebih lama harganya ratusan atau ribuan kali lipat lebih mahal daripada pemasangan UC2 kami,” kata Benedict Diederich, mahasiswa PhD di Leibniz-IPHT, yang mengembangkan kotak alat optik di sana bersama dengan René Lachmann . “Anda hampir tidak bisa membawa mereka ke laboratorium yang terkontaminasi dari mana Anda mungkin tidak bisa mengeluarkannya karena tidak bisa dibersihkan dengan mudah.” Di sisi lain, mikroskop UC2 yang terbuat dari plastik dapat dengan mudah dibakar atau didaur ulang setelah berhasil digunakan di laboratorium keamanan biologis. Untuk sebuah penelitian di Rumah Sakit Universitas Jena, tim UC2 mengamati diferensiasi monosit menjadi makrofag di inkubator selama satu minggu untuk mendapatkan wawasan tentang bagaimana sistem kekebalan bawaan melawan patogen di dalam tubuh.

Membangun menurut prinsip Lego: Dari ide hingga prototipe

Membangun sesuai dengan prinsip Lego – ini tidak hanya membangkitkan naluri bermain batin pengguna, tim UC2 mengamati, tetapi juga membuka kemungkinan baru bagi para peneliti untuk merancang instrumen yang secara tepat disesuaikan dengan pertanyaan penelitian mereka. “Dengan metode kami, adalah mungkin untuk dengan cepat merakit alat yang tepat untuk memetakan sel tertentu,” jelas Benedict Diederich. “Jika, misalnya, panjang gelombang merah diperlukan sebagai eksitasi, Anda cukup memasang laser yang sesuai dan mengganti filter. Jika mikroskop terbalik diperlukan, Anda menumpuk kubus yang sesuai. Dengan sistem UC2, elemen dapat digabungkan tergantung pada resolusi, stabilitas, durasi atau metode mikroskop yang diperlukan dan diuji langsung dalam proses “pembuatan prototipe cepat”.

Visi: Ilmu Terbuka

Para peneliti mempublikasikan rencana konstruksi dan perangkat lunak pada repositori online GitHub yang dapat diakses secara bebas, sehingga komunitas sumber terbuka di seluruh dunia dapat mengakses, membangun kembali, memodifikasi dan memperluas sistem yang disajikan. “Dengan umpan balik dari pengguna, kami meningkatkan sistem selangkah demi selangkah dan menambahkan solusi kreatif yang selalu baru,” lapor René Lachmann. Pengguna pertama sudah mulai mengembangkan sistem untuk diri mereka sendiri dan tujuan mereka. “Kami sangat ingin melihat kapan kami dapat menyajikan solusi pengguna pertama.”

Tujuan di balik ini adalah untuk memungkinkan sains terbuka. Berkat dokumentasi terperinci, para peneliti dapat mereproduksi dan mengembangkan lebih lanjut eksperimen di mana pun di dunia, bahkan di luar laboratorium yang dilengkapi dengan baik. “Perubahan Paradigma: Sains untuk Dime” adalah apa yang disebut oleh Benedict Diederich sebagai visi ini: untuk menandai pergeseran paradigma di mana proses ilmiah seterbuka dan setransparan mungkin, dapat diakses secara bebas oleh semua, di mana para peneliti berbagi pengetahuan satu sama lain dan memasukkannya ke dalam pekerjaan mereka.

Kotak eksperimen UC2 menghadirkan sains ke sekolah

Untuk menarik minat kaum muda khususnya pada optik, tim peneliti telah mengembangkan seperangkat alat canggih untuk tujuan pendidikan di sekolah dan universitas. Dengan “The Box” UC2 memperkenalkan kit yang memungkinkan pengguna mempelajari dan mencoba konsep optik dan metode mikroskop. “Komponen dapat digabungkan untuk membentuk proyektor atau teleskop; Anda dapat membuat spektrometer atau mikroskop smartphone,” jelas Barbora Maršíková, yang mengembangkan eksperimen dan serangkaian dokumentasi siap pakai yang telah diuji oleh tim UC2 di beberapa lokakarya di dan sekitar Jena serta di AS, di Inggris Raya dan Norwegia. Di Jena, para peneliti muda telah menggunakan kotak peralatan UC2 di beberapa sekolah dan misalnya mendukung murid-murid untuk membuat mikroskop fluoresensi untuk mendeteksi mikroplastik. “Kami telah menggabungkan UC2 dengan ponsel cerdas kami. Ini memungkinkan kami untuk membuat mikroskop fluoresensi kami sendiri dengan biaya yang efektif tanpa pengetahuan optik utama dan untuk mengembangkan metode yang sebanding sederhana untuk mendeteksi partikel plastik dalam kosmetik,” lapor Emilia Walther dari Sekolah Montessori di Jena , yang bersama kelompoknya mengejar pendekatan pembelajaran interdisipliner yang inovatif.

“Kami ingin membuat teknik mikroskop modern dapat diakses oleh masyarakat luas,” kata Benedict Diederich, “dan membangun komunitas mikroskop yang terbuka dan kreatif.” Pendekatan pengajaran yang dibangun sendiri ini memiliki potensi yang sangat besar, terutama pada saat pandemi Corona, ketika akses ke bahan ajar di rumah sangat terbatas.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online