211service.com
Ett mobiltelefonmikroskop för sjukdomsdetektering
I en twist på traditionella smarttelefontillbehör har forskare visat fluorescerande mikroskopi med hjälp av en fysisk anslutning till en vanlig mobiltelefon. Forskarna bakom enheten säger att den kan identifiera och spåra sjukdomar som tuberkulos (TB) och malaria i utvecklingsländer med begränsad tillgång till hälsovård, eller på landsbygden i USA.
Snabbdiagnos: Cellscope använder en blått ljus LED och filter för fluorescensavbildning. Provet sätts in bredvid metallfokuseringsknappen.
Cellscope, som kom från ett projekt i optikklass vid University of California, Berkeley, kunde fånga och utföra enkel analys av förstorade bilder av blod- och sputumprover, eller överföra bilderna över mobiltelefonnätverket för analys någon annanstans.
Enheten – en rörliknande förlängning som hakas fast på mobiltelefonen med en modifierad bältesklämma – fungerar precis som ett traditionellt mikroskop, med en serie linser som förstorar blod eller spottar prover på ett objektglas. För att upptäcka tuberkulos, till exempel, infunderas ett spottprov med ett billigt färgämne som kallas auramin. En excitationsvåglängd emitteras av ljuskällan - en blå lysdiod (LED) på enhetens motsatta ände från mobiltelefonen - och absorberas av auraminfärgämnet i spottprovet, som fluorescerar grönt för att lysa upp TB-bakterier. Sedan kan automatiserad programvara räkna de gröna bakterierna för en diagnos i realtid, eller så kan bilden överföras via cellnätverk till en separat anläggning där läkare kan analysera den och svara.
Mobiltelefonmetoden är mycket värdefull för alla delar av världen där [medicinska] resurser är knappa, säger Aydogan Ozcan , en biträdande professor i elektroteknik vid UCLA, som arbetar med att utveckla en linsfri metod för mobil cellavbildning. Det är ett stort steg framåt på detta viktiga område.
Forskarna som är involverade i projektet, ledd av Berkeley bioteknikprofessor Daniel Fletcher , beskriva deras arbete i en artikel publicerad i tidskriften PLoS One . De demonstrerade tidigare en prototypenhet som använde vitt ljus, eller ljusfältsavbildning, för att fånga förstorade bilder av blodkroppar som färgats för att upptäcka malariaparasiter, ett tillvägagångssätt som också kunde identifiera de konstigt formade röda blodkropparna som indikerar sicklecellssjukdom. Fluorescens lägger till en ny funktion som kan vara särskilt användbar om den görs billigare och bärbar.
Fluorescensmikroskopi i resursfattiga länder är svårt, säger Wilbur Lam, bioingenjör och läkare vid UCSF School of Medicine som arbetade med projektet som klinisk expert. Lab-grade [fluorescens] teknik är dyr och svår att använda, säger han. Du behöver ett mörkt rum, en kvicksilverlampa och mycket träning. Dessa anläggningar är inte tillgängliga i många områden i utvecklingsländer, vilket, Lam noterar, är de platser som mest behöver tekniken för att upptäcka vanliga sjukdomar som TB. Cellscope-enheten skulle kunna distribueras till vårdpersonal i avlägsna områden, vilket utökar räckvidden för fluorescensbaserad medicinsk bildbehandling.
Enligt Fletcher föredras fluorescens alltmer av Världshälsoorganisationen som ett TB-detektionsverktyg, eftersom det är lättare för det otränade ögat att upptäcka något grönt än att välja ut en färgad fläck mot en ljusfältsbakgrund. Men med traditionell fluorescensutrustning måste vårdpersonal fortfarande räkna fläckar på ett objektglas för ögat, vilket kan vara opålitligt. Berkeley-gruppen utvecklade mjukvara som räknar gröna fläckar automatiskt; när det är installerat på smarttelefonen kan det göra processen enklare och snabbare.
Mobiltelefonmikroskopet kan också vara användbart för TB-terapi, säger Lam. TB-patienter måste observeras direkt när de tar sin medicin under flera veckor för att förhindra uppbyggnad av läkemedelsresistens. Telefonen kan lagra bilder för jämförelse, och den ger omedelbar feedback, så att patienter kan gå till sin lokala sjukvårdspersonal och se deras framsteg varje vecka, istället för att vänta en månad på att proverna ska komma tillbaka från en centraliserad bearbetningsplats, eller se komplikationer av sjukdomen visar sig tre eller fyra månader senare.
Den förmågan att överföra mikroskopbilder gör Cellscope till ett nytt verktyg för telemedicin, säger Lam. Och eftersom bilderna kan ha GPS-taggar kopplade till sig, kan de ge tidig varning för sjukdomsutbrott.
Att digitalisera journaler är ett annat problem för vårdpersonal på fältet. Fletchers grupp stötte på problemet när de demonstrerade sin teknik i Bangladesh och Demokratiska republiken Kongo. Penna och papper går lätt förlorade – ett problem som mobiltelefonmikroskopet skulle kunna lösa genom att bifoga patientidentifieringsinformation till varje digital bild. Journaler kan sedan tas fram för enkel referens när en patient återvänder till hälsokliniken.
Forskarnas nyckelinnovation, säger Lam, var inte att uppfinna ett nytt medicinskt test, utan snarare att ta ett standardtest och presentera det på ett nytt sätt. Deras teknik råkar bara vara mindre, billigare och kopplad till en mobiltelefon, säger han.
I en värld med fyra miljarder mobiltelefoner, många i utvecklingsländer, säger Ozcan, kan mobiltelefonmikroskopet dra nytta av befintlig infrastruktur för att bekämpa sjukdomar på en ny, mer mobil front.