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Microscópios acessíveis transformando o acesso à ciência

Microscopios baratos permitem acesso amplo para pesquisa e educação.

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Microscópios são ferramentas importantes usadas nas ciências da vida. Eles ajudam os cientistas a ver coisas pequenas, tipo células e estruturas minúsculas. Recentemente, a tecnologia tornou mais fácil e barato criar e usar microscópios. Agora, mais gente pode ter acesso a essas ferramentas, graças a coisas como smartphones e impressoras 3D. Essa mudança deixou a microscopia mais útil para pesquisa, educação e necessidades médicas.

A Ascensão da Microscopia Acessível

No passado, microscópios eram mais usados por grandes laboratórios de pesquisa e universidades. Hoje, graças à tecnologia de baixo custo, até quem é apenas fã pode usar. Muitos tipos novos de microscópios estão sendo criados, que são fáceis de usar e podem ser personalizados para diferentes tarefas. Essa é uma ótima oportunidade para estudantes e pesquisadores em comunidades menos favorecidas. Por exemplo, o Foldscope é um microscópio de $2 que permite a qualquer um ver formas de vida minúsculas.

Novos Designs de Microscópios

Muitos novos designs de microscópios estão surgindo para tornar a microscopia mais acessível. Um deles é o ESPressoscope, um microscópio de baixo custo que pode ser montado com peças facilmente encontradas. Ele foi pensado para ser fácil de montar e pode ser usado em diferentes tipos de experimentos.

Matchboxscope

A versão mais simples do ESPressoscope é chamada de Matchboxscope. É um microscópio portátil que cabe no seu bolso. Usa uma câmera pequena e algumas peças impressas em 3D. Com isso, você pode ver coisas como larvas de mosquito ou glóbulos vermelhos. Ele até se conecta ao Wi-Fi, então você pode transmitir o que vê no computador ou smartphone.

Anglerfish

Outra versão é o Anglerfish, feito para uso subaquático. Ele permite que pesquisadores estudem pequenas criaturas em seus habitats naturais. Em vez de usar microscópios subaquáticos comerciais caros, agora os pesquisadores podem usar essa opção mais em conta. O Anglerfish pode tirar fotos ao longo do tempo, permitindo que os cientistas observem mudanças em ambientes subaquáticos.

ESPlanktoscope

O ESPlanktoscope é outra variante que permite que os pesquisadores analisem amostras líquidas, tipo a água e os organismos nela. Essa versão usa uma pequena bomba para mover o líquido pelo microscópio, permitindo a medição contínua de organismos microscópicos.

ESPectrophotometer

Transformar o ESPressoscope em um espectrofotômetro permite que os pesquisadores meçam a intensidade e a cor da luz. Isso pode ser bem útil para estudar várias propriedades de substâncias vendo como elas interagem com a luz.

HoloESP

O HoloESP é um microscópio sem lente que captura imagens de uma maneira única. Ele usa interferência de luz para formar imagens, permitindo ver pequenos detalhes sem precisar de lentes tradicionais.

Como Montar e Usar o ESPressoscope

Montar o ESPressoscope é tranquilo. As peças principais incluem um microcontrolador com câmera, algumas peças impressas em 3D e algumas outras peças mecânicas. A maioria dos componentes pode ser comprada online, facilitando para qualquer um começar.

Montando o Matchboxscope

Para criar o Matchboxscope, você começa com uma plaquinha que tem uma câmera. Você pode usar uma impressora 3D para fazer as peças necessárias. Uma vez tudo montado, você pode ajustar o foco manualmente ou automaticamente usando componentes adicionais. Esse microscópio consegue uma resolução bacana pra ver detalhes pequenos claramente.

Ajuste de Foco

O foco é um aspecto importante da microscopia. O Matchboxscope pode ser ajustado para manter as imagens nítidas. Existem duas opções para ajuste de foco: um método manual simples onde você move o objeto e um método eletrônico onde um motor ajusta a posição da lente.

Capturando Imagens

Depois que seu microscópio estiver montado, você pode começar a capturar imagens. O Matchboxscope permite que você tire fotos ao longo do tempo, o que é ótimo para ver como as amostras mudam. Esse recurso é especialmente útil em estudos que envolvem células vivas ou outros processos dinâmicos.

Monitoramento a Longo Prazo

Para experimentos mais longos, o Matchboxscope pode ser mantido em incubadoras ou outros ambientes controlados. Porém, pode precisar de alguns ajustes para manter o foco e a qualidade da imagem durante todo o experimento. É essencial garantir que o dispositivo fique estável para minimizar qualquer desvio nas imagens.

Estudos Subaquáticos com Anglerfish

O microscópio Anglerfish é feito para observação subaquática. Isso facilita estudar microrganismos e biofilmes diretamente na água. Pesquisadores podem usar materiais do dia a dia, como potes, para criar enclosures à prova d'água para o Anglerfish.

Usando o Anglerfish

Para usar o Anglerfish, você precisa se certificar de que ele está completamente vedado para manter a água fora. O microscópio pode tirar imagens contínuas por longos períodos, fornecendo dados valiosos sobre o ambiente subaquático.

Melhorias e Desafios

Embora o ESPressoscope tenha muitas vantagens, também tem seus desafios. Algumas peças podem apresentar problemas de confiabilidade, e pode haver questões técnicas a serem resolvidas. No entanto, o design modular permite substituições fáceis, mantendo os custos baixos.

Feedback da Comunidade

O desenvolvimento do ESPressoscope envolveu feedback de usuários de todo o mundo. Muita gente compartilhou suas experiências nas redes sociais e ajudou a melhorar o design. Essa abordagem aberta fomenta uma comunidade em torno do projeto, encorajando mais pessoas a participar da microscopia.

O Futuro do ESPressoscope e da Microscopia

A plataforma ESPressoscope é apenas o começo. Ainda há muito a explorar e melhorar. Versões futuras podem incorporar melhores capacidades de imagem e designs mais robustos.

Conclusão

O ESPressoscope demonstra que uma microscopia eficaz é alcançável com componentes simples e de baixo custo. Ele abre novas possibilidades para pesquisa, educação e ciência cidadã. À medida que mais pessoas ganham acesso a essas ferramentas, o potencial para descobertas e aprendizado se expande significativamente.

Fonte original

Título: ESPressoscope: a small and powerful platform for in situ microscopy

Resumo: Microscopy is essential for detecting, identifying, analyzing, and measuring small objects. Access to modern microscopy equipment is crucial for scientific research, especially in the biomedical and analytical sciences. However, the high cost of equipment, limited availability of parts, and challenges associated with transporting equipment often limit the accessibility and operational capabilities of these tools, particularly in field sites and other remote or resource-limited settings. Thus, there is a need for affordable and accessible alternatives to traditional microscopy systems. We address this challenge by investigating the feasibility of using a simple microcontroller board not only as a portable and field-ready digital microscope, but furthermore as a versatile platform which can easily be adapted to a variety of imaging applications. By adding a few external components, we demonstrate that a low-cost ESP32 camera board can be used to build an autonomous in situ platform for digital time-lapse imaging of cells. This platform, which we call the ESPressoscope, can be adapted to applications ranging from monitoring incubator cell cultures in the lab to observing ecological phenomena in the sea, and it can be adapted for other techniques such as microfluidics or spectrophotometry. The ESPressoscope achieves a low power consumption and small size, which makes it ideal for field research in environments and applications where microscopy was previously infeasible. Its Wi-Fi connectivity enables integration with external image processing and storage systems, including on cloud platforms when internet access is available. Finally, we present several web browser-based tools to help users operate and manage the ESPressoscopes software. Our findings demonstrate the potential for low-cost, portable microscopy solutions to enable new and more accessible experiments for biological and analytical applications.

Autores: Benedict Diederich, E. Li, V. Saggiomo, W. Ouyang, M. Prakash

Última atualização: 2024-01-31 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.20.576174

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.20.576174.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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