莱布尼茨-光子技术研究所 开源的3D打印立方体可以容纳自行设计的插件、电气和光学组件
所得到的模块可以组合形成复杂的光学仪器
这使得智能手机可以在任何时候——几乎在地球上的任何地方——变成一个强大的显微镜，以便向科学提出和回答全新的问题
信用:UC2 用于生物成像的现代显微镜价格昂贵，位于专门的实验室，需要高素质的工作人员
因此，研究新的、创造性的方法来解决紧迫的科学问题——例如在抗击像新冠肺炎这样的传染病方面——主要是为富裕国家装备精良的研究机构的科学家保留的
来自耶拿莱布尼茨光子技术研究所(莱布尼茨IPHT)、弗里德里希·席勒大学和耶拿大学医院的一个年轻研究团队想要改变这一现状:研究人员开发了一个光学工具箱，可以用几百欧元制作显微望远镜，它可以提供比商业显微镜高一百倍到一千倍的高分辨率图像
有了开源蓝图，从三维打印机和智能手机相机的组件，UC2(你
看到
太
)模块化系统可以按照研究问题要求的方式进行具体组合——从长期观察孵化器中的生物到光学教育工具箱
该研究小组于2020年11月25日在著名的《自然通讯》杂志上展示了他们的进展
UC2系统的基本构件是一个简单的三维可打印立方体，边长为5厘米，可以容纳各种组件，如镜头、发光二极管或相机
几个这样的立方体被插在磁性光栅基板上
巧妙的安排，模块因此导致一个强大的光学仪器
相邻透镜的焦平面重合的光学概念是大多数复杂光学装置(如现代显微镜)的基础
有了UC2工具箱，博士的研究团队
D
教授实验室的学生
医生
雷纳·海因茨曼、莱布尼茨·IPHT和弗里德里希·席勒大学耶拿向我们展示了如何在动手实验中直观地理解这种固有的模块化过程
通过这种方式，UC2还为没有经过技术培训的用户提供了一个光学工具，他们可以根据自己的研究来使用、修改和扩展该工具
监控病原体，然后回收被污染的显微镜 柏林自由大学和查理特大学的生物化学教授胡庆炉·尤尔斯正在利用UC2工具箱研究病原体
“UC2系统使我们能够以低成本生产高质量的显微镜，我们可以用它来观察培养箱中的活细胞，”他说
因此，UC2为生物医学研究开辟了传统显微镜不适合的应用领域
本尼迪克特·迪德里克博士说:“商用显微镜可以用来在更长的时间内检查病原体，其成本比我们的UC2设备高出数百或数千倍。”
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莱布尼茨-IPHT大学的学生，他和勒内·拉赫曼一起开发了光学工具箱
“你很难把它们带进一个被污染的实验室，因为它们不容易清洗，你可能无法把它们移走
“另一方面，由塑料制成的UC2显微镜在生物安全实验室成功使用后，可以很容易地燃烧或回收
在耶拿大学医院的一项研究中，UC2团队在一周的时间里观察了孵化器中单核细胞向巨噬细胞的分化，以便深入了解先天免疫系统是如何抵御体内病原体的
UC2开发团队:本尼迪克特·迪德里克、勒内·拉赫曼和芭芭拉·玛丽亚·西科娃(左起)带着一台显微镜和他们的UC2工具箱
荣誉:莱布尼茨-IPHT 根据乐高原理建造:从想法到原型 UC2团队观察到，根据乐高原理建造——这不仅唤醒了用户内心的游戏本能，也为研究人员设计一种精确适合他们研究问题的仪器开辟了新的可能性
本尼迪克特·迪德里克解释说:“通过我们的方法，可以快速组装正确的工具来绘制特定的细胞。”
“例如，如果需要红色波长作为激励，只需安装合适的激光器并更换滤波器
如果需要倒置显微镜，你可以相应地堆叠立方体
利用UC2系统，可以根据所需的分辨率、稳定性、持续时间或显微镜方法来组合元素，并直接在“快速原型制作”过程中进行测试
使用UC2，用户可以根据乐高原理组装自己的显微镜
这样，本尼迪克特·迪德里克(左)和勒内·拉赫曼不仅唤醒了内在的游戏本能，也为研究人员提供了全新的可能性，为他们的研究问题量身定制一种工具
荣誉:斯文·德林/莱布尼茨-IPHT 愿景:开放科学 研究人员在可免费访问的在线知识库GitHub上发布建设计划和软件，这样全球的开源社区就可以访问、重建、修改和扩展现有系统
“根据用户的反馈，我们一步一步地改进系统，并不断增加新的创造性解决方案，”勒内·拉赫曼报道
第一批用户已经开始为他们自己和他们的目的扩展系统
“我们渴望看到何时能够推出第一批用户解决方案
" 这背后的目的是实现开放科学
由于有了详细的文献资料，研究人员可以在世界任何地方复制和进一步开发实验，甚至超越设备完善的实验室
本尼迪克特·迪德里克将这一愿景称为“范式变革:科学换一毛钱”:预示着一种范式转变，在这种转变中，科学过程尽可能开放和透明，所有人都可以自由获取，研究人员相互分享知识，并将其纳入工作
UC2实验箱给学校带来科学 为了让年轻人对光学特别感兴趣，研究小组开发了一套用于学校和大学教育目的的复杂工具
通过“盒子”，UC2引入了一个工具包，使用户能够了解和尝试光学概念和显微镜方法
“这些部件可以组合成投影仪或望远镜；你可以建造一台分光计或智能手机显微镜，”巴宝拉·马什科夫解释道，他开发了实验和一系列现成的文件，UC2团队已经在耶拿及其周边地区以及美国、英国和挪威的几个研讨会上测试了这些文件
在耶拿，年轻的研究人员已经在几所学校和e
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支持学生建造荧光显微镜来检测微塑料
“我们已经将UC2与智能手机结合在一起
这使我们能够在没有任何主要光学知识的情况下经济高效地制造自己的荧光显微镜，并开发出一种相对简单的方法来检测化妆品中的塑料颗粒，”耶拿蒙特梭利学校的埃米莉亚·瓦尔特报告说，她和她的团队正在寻求一种创新的跨学科学习方法
本尼迪克特·迪德里克说:“我们希望让广大公众能够接触到现代显微镜技术，并建立一个开放的、创造性的显微镜社区。”
“这种自己动手的教学方法有着巨大的潜力，尤其是在科罗纳大流行时期，因为在家里获取教材的机会非常有限
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