Repubblica Firenze - Una lente svela i batteri nell'insalata: così lo smartphone si trasforma in un microscopio

23 Novembre 2019
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A progettare il nuovo sistema il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell'Università di Pisa. Il dispositivo, autoadesivo, in silicone e dal costo di un centesimo, può essere impiegato anche in campo medico

di VALERIA STRAMBI
Repubblica Firenze del 23 novembre 2019

 

 

Il microscopio in uno smartphone. Grazie a una piccola lente adesiva di silicone da applicare alla fotocamera, i cellulari potranno così trasformarsi in veri e propri strumenti da laboratorio in grado di ingrandire fino a 100 volte e scovare la presenza di batteri nella frutta e nella verdura o all'interno di una ferita. Costo dell'operazione? Un centesimo appena.

La lente è stata progettata nei laboratori del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell'Università di Pisa e lo studio, in collaborazione con l’Università della California S.Diego, è stato pubblicato su Advanced Functional Materials. "Nella nostra società c'è una crescente richiesta di strumenti analitici semplici, rapidi e affidabili, per esempio per valutare rapidamente la presenza di batteri in cibi che mangiamo quando ci troviamo in paesi lontani - afferma Giuseppe Barillaro, professore di Elettronica - Non sempre è possibile farlo in laboratorio con un microscopio, che ha costi elevati ed è difficile da trasportare. Il nostro sistema permette di compiere la stessa operazione ovunque e al costo di un centesimo".

Tutto questo è possibile grazie a un cambiamento radicale nel modo di pensare e progettare dispositivi ottici. Nei microscopi tradizionali le lenti servono principalmente come elemento di raccolta della luce, che poi viene manipolata grazie a filtri ottici. Questo richiede una progettazione e una lavorazione piuttosto complesse, che si traducono in costi elevati dei dispositivi. Lo studio degli scienziati pisani introduce un cambio di paradigma: i ricercatori hanno sfruttato le proprietà di cristalli fotonici in silicio nanostrutturato, che fungono da filtri ottici, per costruire un dispositivo in cui lente e filtro diventano una cosa sola.

"Il silicone che compone la lente viene deposto in forma di goccia sul filtro ottico, che ha una particolare nanostrutturazione che ricorda le ali di una farfalla - prosegue Barillaro - Il filtro, semi-poroso, si integra con il silicone e la sua struttura fa in modo che questo assuma spontaneamente forma e funzione di una lente, evitando lavorazioni complesse e semplificando tutto il dispositivo, dal momento che raccolta, filtraggio della luce e ingrandimento avvengono nel medesimo sistema ottico".

La lente così ottenuta è autoadesiva, e può trasformare molto semplicemente un comune smartphone in un microscopio a fluorescenza altamente affidabile. Tra le applicazioni più rilevanti ci sono quelle in campo medico, sia per la medicina ospedaliera che per quella praticata in paesi, come quelli del sud del mondo, dove il trasporto di apparecchiature è difficile.

"D'ora in poi per le analisi di campioni biologici che necessitano di microscopia cellulare sarà sufficiente una lente e un semplice apparecchio di lettura, come può essere uno smartphone, rendendole più facili e meno costose - conclude il professore - Il sistema è di particolare interesse specie in quei campi in cui la velocità di analisi, e quindi di azione, diventa cruciale, come il rilevamento della presenza di batteri nelle ferite, un tipo di analisi che con i metodi tradizionali richiede circa 24 ore, con conseguenti ritardi nel trattamento, che si traducono in tempi e costi maggiori. Con il nostro sistema, applicando allo smartphone una lente apposita, è possibile determinare la presenza di batteri direttamente sul posto".