Zum ersten Mal können Labore auf der ganzen Welt dank eines an der University of Bath entwickelten Open-Source-Designs ihre eigenen Präzisionsmikroskope in 3D drucken, um Proben zu analysieren und Krankheiten zu erkennen.

Das OpenFlexure-Mikroskop, beschrieben in Biomedical Optics Express, ist ein vollautomatisches Instrument in Laborqualität mit motorisierter Probenpositionierung und Fokussteuerung. Es ist einzigartig unter den 3D-gedruckten Mikroskopen in seiner Fähigkeit, qualitativ hochwertige Bilder zu liefern. Es wurde so konzipiert, dass es einfach zu bedienen ist, mit einer intuitiven Softwareschnittstelle und vereinfachten Ausrichtungsverfahren. Darüber hinaus ist es hochgradig anpassbar, sodass es für den Labor-, Schul- und Heimgebrauch geeignet ist.

Das Beste ist, dass das Bath-Design viel günstiger ist als ein kommerzielles Mikroskop, sowohl im Hinblick auf die Vorabkosten als auch auf die Wartungskosten der Ausrüstung. Ein kommerzielles Mikroskop für den Laborgebrauch kann für Zehntausende Pfund verkauft werden. Ein OpenFlexure-Mikroskop kann für nur 15 £ oder 18 US-Dollar gebaut werden (dies würde die Kosten für den bedruckten Kunststoff, eine Kamera und einige Befestigungsteile decken). Die Herstellung einer Spitzenversion würde ein paar hundert Pfund kosten und ein Mikroskopobjektiv und einen eingebetteten Raspberry Pi-Computer enthalten.

Dr. Joel Collins, Mitbegründer des Mikroskops und Physikforscher an der University of Bath, sagte:"Wir möchten, dass diese Mikroskope auf der ganzen Welt eingesetzt werden – in Schulen, in Forschungslabors, in Kliniken und bei Menschen zu Hause, wenn sie ein Mikroskop nur zum Spielen haben möchten. Sie müssen es sofort in die Hand nehmen und verwenden können. Es muss auch erschwinglich sein."

Bisher wurden in Tansania und Kenia über 100 OpenFlexure-Mikroskope gedruckt, was die Machbarkeit einer komplexen Hardware beweist, die in einem Teil der Welt konzipiert und anderswo hergestellt wird.

Mitschöpfer Dr. Richard Bowman sagte:"Unsere tansanischen Partner, STICLab, haben das Design geändert, um es besser an ihren lokalen Markt anzupassen, und demonstrieren damit eine weitere wichtige Stärke von Open-Source-Hardware – die Fähigkeit, ein Produkt anzupassen, zu verbessern und in Besitz zu nehmen."

Covid-19 und 3-D-gedruckte medizinische Geräte

Seit Beginn der Pandemie ist das Interesse an 3D-Druckern stark gestiegen, und auf der ganzen Welt entstehen zahlreiche Projekte zur Entwicklung kostengünstiger Open-Source-3D-Beatmungsgeräte – oder Beatmungsgeräteteile –, um den weltweiten Mangel zu beheben .

Allerdings erfordert ein Stück medizinischer Hardware jahrelange detaillierte Sicherheitsprüfungen, bevor es für den medizinischen oder Laborgebrauch vertrauenswürdig ist – die Fertigstellung des OpenFlexure Microscope-Projekts hat beispielsweise fünf Jahre gedauert. Das Bath-Team hält es für höchst unwahrscheinlich, dass im Verlauf dieser Pandemie ein neues Beatmungsgerät entwickelt und zugelassen wird. Sie sagen, dass es viel wahrscheinlicher sei, dass sich die Gesundheitsbehörden für Modifikationen bestehender Designs entscheiden würden, wenn dies eine Option sei.

Dr. Bowman, der seit seiner Gründung am OpenFlexure-Projekt arbeitet, zunächst an der Universität Cambridge und dann am Fachbereich Physik in Bath, sagte:"Der Bau eines sicherheitskritischen medizinischen Geräts wie eines Beatmungsgeräts dauert für ein Unternehmen mit Hunderten erfahrener Ingenieure und einem etablierten Qualitätsmanagementsystem Jahre. Die Herstellung eines funktionsfähigen Beatmungsgeräts in wenigen Wochen ist eine beeindruckende Leistung, aber sicherzustellen, dass es selbst der gelockerten Notfallversion der Regeln entspricht, dauert viel länger als die Erstellung des ursprünglichen Entwurfs. Noch schwieriger wird es, einer Aufsichtsbehörde nachzuweisen, dass das Design und der Herstellungsprozess alle Anforderungen erfüllen."

Er fügte hinzu,"Die Kehrseite ist, dass die Medizingeräteindustrie sehr konservativ reguliert ist, und es wäre gut, wenn all diese neue Aufmerksamkeit (in Bezug auf 3D-gedruckte Hardware) dazu führen würde, dass wir darüber nachdenken, wie wir hohe Sicherheitsstandards aufrechterhalten und gleichzeitig herstellen können Es ist einfacher, etwas aufzubauen, wenn man kein Megakonzern ist."