Smarta laboratorier med 3D-skrivare och mobiltelefon

Johan Kreuger och hans forskargrupp uppdaterade ett gammalt standardmikroskop, med hjälp av en smartphone och en 3D-skrivare.

Att filma levande celler är ett viktigt verktyg när det gäller att till exempel studera hur celler svarar på olika sorters behandling med läkemedel eller giftiga ämnen. Mikroskop och övrig utrustning som har behövts för att studera levande celler är dock ofta väldigt dyr.

Nu har Uppsalaforskare visat hur en helt vanlig smartphone tillsammans med ett gammalt standardmikroskop kan användas för samma ändamål. Mikroskopet uppdaterades genom att använda 3D-skrivare, lättillgänglig standardelektronik och en smartphone.

Forskarna kunde visa att det uppdaterade systemet erbjöd en bra miljö för cellodlingar och att det kunde användas för att producera högupplösta filmer och bilder av levande celler.

– Vad vi har gjort i det här projektet är inte precis ”rocket science”, men det visar på hur 3D-skrivare kommer att förändra sättet forskare arbetar på runt om i världen. 3D-skrivare har potential att ge forskare med begränsade forskningsmedel tillgång till metoder som tidigare varit alltför dyra, säger Johan Kreuger, universitetslektor vid institutionen för medicinsk cellbiologi, Uppsala universitet.

– Tekniken vi presenterar kan lätt och billigt anpassas och modifieras enligt forskares specifika behov. I framtiden kommer det att bli vanligt tror vi att forskare själva skapar och modifierar sin egen forskningsutrustning med hjälp av 3D-skrivare och det kommer med all sannolikhet att driva fram den teknologiska utvecklingen, säger Johan Kreuger.

En annan aktuell studie visar hur läkare med hjälp av ett nytt mikroskop som sätts på en vanlig mobiltelefon kan ställa diagnoser på till exempel cancertumörer och infektioner som tuberkulos.

Det enkla och relativt billiga mikroskopet som skrivs ut i en 3D-skrivare och kopplas till kameran i en mobiltelefon kan användas för att granska prover från en tumör eller bakterier, virus och svampceller. På så sätt blir tekniken tillgänglig för många fler människor, även i fattiga delar av världen.

Mikroskopet och mobiltelefonen kan identifiera specifika gener eller mutationer i provets DNA-kedjor. Om läkarna upptäcker vissa varianter kan de veta precis vilken form av cancer, bakterie eller virus det rör sig om, vilket är viktigt för att veta vilken behandling som blir mest effektiv.

– Jag är van vid att det behövs stora, dyrbara och komplicerade apparater som fyller ett helt rum för att göra DNA-sekvensering. För mig var tanken att man skulle kunna göra detta med en mobiltelefon väldigt intressant. Det öppnar för många nya och väldigt viktiga användningsområden, säger Mats Nilsson på Stockholms och Uppsala universitet och SciLifeLab i Stockholm.

I dag görs DNA-sekvensering i laboratorier på de stora sjukhusen. Det lilla 3D-printade mikroskopet kan göra tekniken tillgänglig för många fler människor, även i fattiga delar av världen. Om mikroskopet skulle börja tillverkas i större skala kan priset för tekniken bli under 500 dollar, och den är inte beroende av stadig tillgång till elektricitet eftersom den drivs av batteriet i telefonen.

– Antibiotika är ett effektivt medel mot bakterier. Men nu börjar vi förlora det vapnet när bakterierna blir resistenta. När det gäller tuberkulos är resistensen ett stort problem. Men om man kan titta på DNA-nivå och ta reda på om en bakterie är känslig mot en viss typ av antibiotika kan man välja rätt behandling från början. Där tror jag att det här konceptet har sin stora styrka, säger Mats Nilsson.

I en ny studie har tekniken använts för att diagnosticera cancertumörer i tjocktarmen. Forskarna hoppas också att tekniken kan användas för att snabbare ställa rätt diagnoser på virusinfektioner, som till exempel ebola eller zika-virus.

---

Läs mer

Levande celler kan studeras med hjälp av en vanlig smartphone

DNA-sekvensering med hjälp av 3D-printat mikroskop och mobiltelefon

Linda Koffmar / Annica Hulth