Erschaffung eines synergetischen Ökosystems zur Förderung der Interkommunikation und Ausbildung im MINT-Bereich basierend auf einem modularen Baukastensystem aus der aktuellen Mikroskopieforschung[Bearbeiten]

Projektbeschreibung[Bearbeiten]

Im vorliegenden Projekt wird ein modulares, kostengünstiges, komplexitätsreduziertes und dennoch hochauflösendes Optik- und Mikroskopie-system entwickelt. Bild-aufnahme und -verarbeitungsgeräte, wie Smartphones in Verbindung mit 3D-Druck rapid-prototyping, reduzieren die Produktionskosten erheblich. Die modulare Bauweise erlaubt schnelle und einfache Adaption des Systems auf die spezifischen Anforderungen des Endnutzers. In Verbindung mit intelligenten Algorithmen wird es so auch für die Spitzenforschung interessant.

Das Vorhaben zielt auf die Bereitstellung hochauflösender, preiswerter Mikroskope für die breite Öffentlichkeit, pädagogische Konzepte und wissenschaftlichen Spezialaufgaben in Form einer Demokratisierung von Geräteentwicklung ab. Im Fokus steht u.a. die Feldforschung, zur lichtmikroskopischen Sofortdiagnostik bei z.B. Malaria, im S4-Labor als „Wegwerfmikroskop“ oder auch zum Einsatz im pädagogischen Kontext.

Das Projekt kümmert sich weiterhin um ein Konzept für die didaktische Aufbereitung des elektro-optischen Baukastensystems. Workshops für Schulen, Universitäten und außerschule Bildungseinrichtungen sollen dazu dienen optische Werkzeuge sowohl im Bereich der Spitzenforschung, als auch im Bildungsbereich im breiten Maßstab zu etablieren. Hierbei bedient es sich neben optischem Wissen aus der Physik, auch aus technischem Verständnis beim Konstruieren, biologischen Fertigkeiten beim Anfertigen der Proben und Bereichen der Informatik beim Programmieren der Geräte. Das ist gerade für Projektarbeiten im fortwährend schrumpfenden MINT-Bereich, hervorragend geeignet. Im Rahmen des Fellow-Programmes soll insbesondere dieser Teil des Projektes in den Fokus gestellt werden.

Die Produktionskosten sind erheblich reduziert, da das modulare System durch 3D-Drucker gefertigt werden kann und die Bildaufnahme/-verarbeitung durch kostengünstige und oft schon vorhandene optische und elektronische Systeme, wie dem bekannten Raspberry Pi, erfolgt. Die hohe Verfügbarkeit der ausgewählten Komponenten, zusammen mit dem einfachen Design der Hardware-Module und die Demokratisierung von additiven Produktionsverfahren, wie dem 3D Druck, beschleunigen eine weite Verbreitung der Technologie auch außerhalb der Wissenschaft. Wie in anderen quell-offenen Projekten soll die Entwicklung des Systems von der Kreativität und der Ideen der NutzerInnen profitieren. Ziel ist es Algorithmen, Baupläne und Experimentieranleitungen nicht nur für alle zugänglich zu machen, sondern NutzerInnnen auch zur aktiven Mitarbeit anzuregen.

Dem Ansatz der quell-offenen und somit vollständig nachvollziehbaren Wissenschaft sind mein Kollege und ich bereits in den letzten Monaten gefolgt, was sich in der Publikation der Forschungsresultate auf unserer Github-Seite ^[1] aber auch in der bewussten Auswahl von Open-Access Publikationsmedien, z.B. ^[2],^[3] sowie kommentiert ^[4], zeigt. Auch die Vorstellung bei offenen Veranstaltungen^[5] und die Interaktion mit potentiellen interessierten EntwicklerInnen und SchülerInnen wird bereits intensiv gesucht und aufgebaut. Die Rückmeldungen legen bereits jetzt nahe, dass die Wissenschaft somit auch die Zeit des eigentlichen Projekts weiterhin überdauern kann und sogar Grundlage von neuen Projekte für andere WissenschaftlerInnen bietet.

Autor/in[Bearbeiten]

Name: René Richter
Institution: Friedrich-Schiller-Universität, Jena sowie Leibniz-Institut für Photonische Technologien, Jena

Quellen[Bearbeiten]

[1] ttps://github.com/bionanoimaging

[2] ttps://arxiv.org/abs/1804.06244

[3] ttp://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0192937

[4] ttps://www.laborjournal.de/rubric/tricks/tricks/trick211.lasso

[5] ttp://jena.otz.de/web/jena/startseite/detail/-/specific/Jena-Mikroskopieren-mit-dem-Smartphone-1981600315

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