Напечатанные на 3D-принтере модели пыльцы помогают в обучении студентов

Для того чтобы помочь студентам лучше понять пыльцу, она изготовила с помощью 3D-печати увеличенные копии частиц. Пыльца обычно слишком мала и не видна невооруженным глазом, но в рамках этого проекта ее частицы становятся реальными, видимыми и осязаемыми.

Доктор Холт работает на факультете сельского хозяйства и экологии Университета Мэсси и нередко сталкивается с тем, что студентам непросто распознать разные типы пыльцы с помощью обычного микроскопа. Всем им знакома только пыльца с иллюстраций в учебнике, хотя очевидно, что на них невозможно запечатлеть сложную структуру реальных трехмерных объектов, которые видны под микроскопом.

Тогда доктору Холт пришла в голову идея сразу демонстрировать студентам пыльцу в трехмерном виде. С помощью Центра микроскопических исследований и изображений в Манавату, а также факультета инженерных и инновационных технологий Университета Мэсси доктор Холт разработала именно такие модели. «Я видела, как люди создают 3D-модели пыльцы, которые затем можно просмотреть на компьютере. Вдруг я подумала, почему бы не сделать еще один шаг и не изготовить их с помощью 3D-печати? Меня удивило, что такая простая идея раньше никому не приходила в голову», – говорит доктор Холт.

Вместе со специалистами по микроскопическим изображениям она создала четыре трехмерные модели трех видов пыльцы из разных регионов Новой Зеландии. Изображения были получены с помощью сканирующего конфокального микроскопа, который позволяет разделить частицы пыльцы, флуоресцентные по своей природе, на оптические секции.

По словам доктора Мэттью Савояна, который возглавляет центр микроскопических изображений, это всего лишь один из вариантов применения 3D-печати совместно с другими технологиями, тогда как потенциал такого сочетания невероятно велик. «Самое потрясающее в деятельности нашего центра – то, что мы можем определить целесообразность сочетания технологий и ограничения любого конкретного метода», – объясняет Савоян.

Затем 3D-модели были усовершенствованы студентом бакалавриата инженерного факультета Беном Педерсоном, который использовал метод деконволюции для улучшения качества доступных данных. Благодаря специальному алгоритму, с учетом особенностей микроскопа и самой пыльцы, студенту удалось увеличить разрешение изображений и убрать помехи, характерные для таких компьютерных моделей.

Перейдя к 3D-печати, команда экспериментировала с технологиями FDM и SLS, стремясь изготовить копии пыльцы в 2000-3000 раз больше оригинала – идеальный размер, чтобы, держа модель в руках, действительно понять его пропорции, текстуру и форму.

Доктор Холт также сообщила, что осталась чрезвычайно довольна результатами, поскольку копии оказались гораздо точнее, например, моделей, изготовленных вручную из дерева. «Раньше я использовала шарики или пластилин, чтобы показать студентам морфологию пыльцы, однако самое удивительное в новых моделях – то, что они действительно основаны на реальных образцах. Это прекрасный способ расширить спектр инструментов для преподавания», – говорит доктор Холт.

Помимо этого, инициатор проекта объясняет, что этот принцип может помочь в обучении студентов в рамках любой дисциплины. «Любые микроскопические объекты могут быть увеличены, а действительно крупные, такие, как скелет мамонта – уменьшены. Просто представьте: в каждой школе могут быть собственные модели пыльцы или копии костей ископаемых животных!» – говорит доктор Холт. Доктор Савоян также отметил, что центр микроскопических изображений, открытый для всех студентов – это отличный доступный инструмент для такого рода инноваций, связанных с 3D-печатью.