Саморобна платформа дозволила зіграти мікробами у футбол і Pac-Man

Американські вчені розробили платформу для інтерактивної мікроскопії, яка дозволяє спостерігати за живими мікроорганізмами і за допомогою смартфона і джойстика керувати ними в ігровому середовищі. Результати роботи опубліковані в журналі.

Багато дисциплін, такі як інженерія, програмування та інші, широко використовують інтерактивний ігровий підхід для навчання. Хоча мікроскоп винайдений сотні років тому, мікробіологія (як і інші розділи біології) такими можливостями досі не мала.

Щоб зробити навчальний процес більш цікавим, співробітники Стенфордського університету створили просту і недорогу платформу для інтерактивної мікроскопії, названу LudusScope. Вона складається з роздрукованих на 3D-принтері власників, на яких закріплені мікрожидкістковий пристрій, світлодіоди підсвічування і управління, лінза, об'єктив, регулятор фокусування, електронний блок з джойстиком і смартфон.

Як демонстраційний мікроорганізм вчені вибрали рухливе фотосинтезуюче одноклітинне найпростіше евглену витончену (), яка широко використовується як модельний організм. Вона здатна сприймати світло і рухатися в його напрямку. Евглен поміщають у квадратний мікрожидкістковий пристрій, який крім базового підсвічування має по одному світлодіоду на кожній стороні. Джойстик керує включенням цих світлодіодів, направляючи рух найпростіших.

На мікрожидкістковий пристрій спрямований мікроскоп, об'єктив якого поєднаний з камерою смартфона, закріпленого нагорі пристрою. Спеціальний додаток дозволяє спостерігати за переміщенням евглен на екрані, позначати окремих з них, вимірювати їх швидкість в реальному часі, і, керуючи рухом мікроорганізмів за допомогою джойстика, грати ними в різні ігри, наприклад, в імпровізований футбол, аналог Pac-Man та інші.

Як пишуть розробники, керуючись інструкцією, LudusScope можна легко виготовити за наявності 3D-принтера, смартфона і невеликого набору недорогих деталей - з цим завданням можуть впоратися навіть 12-річні школярі за мінімальної участі педагога. При цьому створення і використання платформи дає в доступній ігровій формі навички відразу в п'яти областях: роботі з матеріалами та конструюванні, оптиці, електроніці, мікрофлюїдиці та мікробіології. Пристрій можна піддавати різним модифікаціям, до нього підключаються мікроконтролер Arduino і модуль Bluetooth.

Коли збірку і роботу LudusScope продемонстрували восьми вчителям і десяти старшокласникам, переважна більшість з них визнали її корисною для навчання. Вчені продовжують удосконалювати платформу.

Імпровізовані ігри з мікроорганізмами створені не тільки для школярів, а й для цілком серйозних вчених. Так, норвезькі дослідники створили Pac-Man з інфузоріями і коловратками, а міжнародна група біологів провела змагання з хемотаксису серед генетично модифікованих клітин.