De la recherche en neurosciences à la microscopie des téléphones portables

Tout a commencé dans un laboratoire de neurosciences.

Andrea Antonini faisait des recherches sur la microscopie endoscopique - essentiellement, l'imagerie microscopique des organes internes du corps - aux côtés d'autres neuroscientifiques à l'Institut italien de technologie (IIT) de Gênes. Mais le domaine de la microendoscopie était relativement petit et il voulait faire quelque chose de grand.

Un jour, alors qu'il travaillait dans le laboratoire de microscopie, il s'est rendu compte qu'il pourrait utiliser certaines de ces lentilles avec son téléphone. C'était son grand moment. "J'ai vu cette chance d'utiliser la technologie pour créer quelque chose pour l'électronique grand public."

C'est un exemple de la façon dont une idée générée par la science fondamentale et exploratoire peut trouver un créneau complètement différent, commente Tommaso Fellín, le chef du groupe de neurosciences IIT qui utilise des protéines sensibles à la lumière pour élucider la façon dont le cerveau traite les informations sensorielles. Pour occuper ce créneau, ils ont commencé à imprimer en 3D des lentilles polymères très souples, dans le but de "transformer le téléphone portable en un microscope numérique puissant et portable".

Et en 2015, les deux ont fondé une entreprise dérivée, SmartMicroOptics, où Antonini a commencé à travailler à plein temps un an plus tard. Il a finalement été rejoint par sa femme en tant qu'administrateur, ainsi qu'un spécialiste du marketing.

Ces lentilles pliables sont devenues le produit Blips : des lentilles miniatures attachées à un film, qui collent à un téléphone ou à une tablette. Selon le modèle, cela permet un grossissement d'environ 8 à 45x et une résolution allant jusqu'à 3 micromètres. C'est un produit très simple à presser et à utiliser.

Blips a conduit à un kit de microscopie mobile plus avancé dans une boîte, qui peut atteindre des détails inférieurs à 1 micromètre. Ce système est connu sous le nom de DIPLE. La boîte du produit est également la « structure mécanique du système », explique Antonini alors qu'il assemble le kit en douceur en une minute environ. Cette structure abrite la source lumineuse alimentée par batterie et sert de base à la plate-forme ("scène"), où l'utilisateur visse la lentille.

Selon le modèle, les kits sont également livrés avec des glissières simples ; lames préparées avec des échantillons d'insectes, de plantes et de sang ; une règle de microscope; et d'autres articles comme une pipette et une pince à épiler. L'ensemble du kit pèse un peu plus d'une livre et peut être installé facilement même par des collégiens. Et bien sûr, parce qu'il est conçu autour du smartphone, des photos et des vidéos peuvent être prises en utilisant le grossissement.

Ce n'est pas le seul microscope portable disponible, mais "à mon avis, nous avons le meilleur rapport qualité-prix", estime Antonini. Un kit avec une plate-forme, une source de lumière et des lentilles fonctionne actuellement à partir d'env. 60 $ à 155 $. Il dit que cela signifie que chaque élève d'une classe pourrait avoir son propre système de microscopie personnel pour le même prix qu'un seul microscope conventionnel qui vit à l'intérieur d'une salle de classe.

L'entreprise a connu des hauts et des bas. Blips et DIPLE ont été initialement lancés sur des campagnes Kickstarter qui fracassaient les objectifs, et la société a connu un certain succès avant que la pandémie ne frappe. Cela a conduit aux problèmes désormais familiers de la chaîne d'approvisionnement avec des composants spécifiques, mais aussi à certains changements dans l'orientation des clients.

Par exemple, dans une campagne promotionnelle, SmartMicroOptics a collaboré avec une entreprise de shampoing contre les poux pour fournir une lentille Blips avec une bouteille de shampoing. Ainsi les enfants ou leurs familles pourraient détecter si les poux ont été éradiqués par le shampoing. Pendant la pandémie, les poux sont devenus moins problématiques parce que les enfants ne se regroupaient pas à l'école, se transmettant les parasites.

Ces dernières années, les chercheurs et les agents de santé ont également essayé DIPLE de manière plus sophistiquée. Il a été testé pour diagnostiquer la vaginose bactérienne aux États-Unis et la qualité de l'eau au Rwanda et au Costa Rica. Des chercheurs de l'Université de Pise ont également essayé d'appliquer DIPLE à la détection du paludisme. (Une certification serait nécessaire pour les utilisations cliniques.)

Antonini pense que la portabilité pourrait le rendre utile dans des environnements distants et à faibles ressources ; la batterie légère peut durer jusqu'à deux jours avec une utilisation continue, dit-il. De plus, selon Antonini, le système portable a été utile pour le présélection des échantillons de terrain, pour amener le microscope sur le terrain plutôt que l'échantillon au laboratoire. DIPLE ne peut pas égaler la puissance d'un microscope conventionnel, bien sûr, mais cela peut être un complément utile.

S'ils sont capables de se développer, Antonini veut créer des kits spécifiques à un sujet en fonction des demandes des gens. Par exemple, les biologistes marins ont exprimé le désir de lentilles avec une plus grande distance de travail de l'objet, tandis que les agronomes ont demandé des outils personnalisés pour vérifier la structure du sol.

Si chaque étudiant, scientifique et simple curieux peut essentiellement transporter un microscope dans sa poche, il existe des perspectives éblouissantes pour ouvrir le monde naturel à tous.

Cette histoire a été rapportée lors d'une bourse de journalisme en résidence à l'Institut italien de technologie (IIT), financée par le Conseil européen de la recherche (ERC).