211service.com
Liczenie komórek w sekundach
Testy kliniczne do identyfikacji i zliczania normalnych i bakteryjnych komórek we krwi i innych próbkach mogą wskazać lekarzom źródło infekcji bakteryjnej lub pomóc im monitorować stan układu odpornościowego osób z HIV. Ale konwencjonalne liczenie komórek jest kosztowne i czasochłonne. Prosty, bezsoczewkowy system obrazowania, opracowywany przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, wykorzystuje chip podobny do tego znajdującego się w aparacie cyfrowym do liczenia i rozróżniania różnych typów komórek we krwi i wodzie pitnej oraz proste algorytmy do identyfikacji i policzyć komórki. Kamera mogłaby być przewożona w urządzeniu wielkości telefonu komórkowego i wykorzystywana do monitorowania jakości wody oraz do taniej diagnostyki na terenach wiejskich i słabo rozwiniętych.
Liczenie cieni: Nowy licznik komórek wykorzystuje chip obrazujący z aparatu cyfrowego do rejestrowania cieni lub sygnatur dyfrakcyjnych komórek we krwi i innych próbkach. Proste algorytmy umożliwiają identyfikację i zliczanie komórek, ponieważ każdy typ komórki ma unikalny podpis. Na tym zdjęciu zrobionym za pomocą licznika komórek, komórki drożdży są zaznaczone na niebiesko, czerwone krwinki na czerwono, a kulki na zielono.
Wywoływarka może znaleźć niewielką liczbę komórek w dużej, nieprzetworzonej próbce. Próbkę wody lub krwi umieszcza się na szkiełku podstawowym nad chipem światłoczułym, identycznym z używanym w konsumenckich aparatach cyfrowych; następnie jest oświetlony z góry. To, co rejestrujemy, nie jest obrazem, ale sygnaturą dyfrakcyjną, mówi Aydogan Ozcan , adiunkt elektrotechniki na UCLA, który opracowuje licznik komórek. W przeciwieństwie do konwencjonalnych mikroskopów, które wykonują szczegółowe zdjęcia bardzo małych próbek, technika dyfrakcji Ozcana jest szybka i niedroga. Rozmazane, pikselowe obrazy tworzone przez jego licznik komórek są tak niskiej jakości, że Ozcan nie nazywa systemu mikroskopem. Ale te obrazy zawierają tylko tyle informacji, aby zidentyfikować i policzyć komórki, co jest wszystkim, czego potrzeba w wielu klinicznych zastosowaniach diagnostycznych.
Liczenie komórek zwykle odbywa się za pomocą maszyn zwanych cytometrami przepływowymi, które kosztują nawet setki tysięcy dolarów. Technika musi być wykonana w laboratorium i wymaga wielu kroków. Konwencjonalne mikroskopy mogą być również używane do wyszukiwania i liczenia komórek, ale mikroskopy są kosztowne, a proces skomplikowany. Jeśli chciałbyś przebadać kilka komórek bakteryjnych w kilku mililitrach wody, musiałbyś wykonać setki testów za pomocą zwykłego mikroskopu, mówi Ozcan.
W metodzie Ozcana, gdy światło przechodzi przez dany rodzaj komórki, światło ugina się lub ugina w charakterystyczny sposób. Każdy typ komórki ma unikalną sygnaturę dyfrakcyjną, która zależy od jej wielkości, kształtu i jakości optycznej zwanej współczynnikiem załamania. Ozcan skompilował bibliotekę charakterystycznych sygnatur dyfrakcyjnych dla różnych typów komórek. Gdy licznik komórek wykona obraz, szybko sprawdza swoją bibliotekę, aby określić liczbę komórek każdego typu w próbce. Te obliczenia nie wymagają dużej mocy obliczeniowej i można je wykonać na urządzeniu mobilnym, takim jak telefon komórkowy, mówi Ozcan.
Licznik ma wysoką przepustowość – chociaż jest w stanie wykryć niewielką liczbę komórek, może zobrazować nawet 100 000 komórek w polu widzenia o powierzchni 20 centymetrów kwadratowych w ciągu jednej sekundy. Licznik może na przykład określić stężenie czerwonych krwinek w nieprzetworzonej próbce krwi z 90-procentową dokładnością. Liczbę krwinek czerwonych można wykorzystać do diagnozowania anemii, monitorowania malarii i monitorowania odpowiedzi pacjentów na chemioterapię.
Mówi, że to, co robi [Ozcan], ma potencjał dla urządzeń przenośnych, które działają w terenie Aleksander Revzin , adiunkt inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. Rezvin rozpoczął współpracę z firmą Ozcan w celu opracowania taniego, opartego na dyfrakcji testu do liczenia limfocytów T u pacjentów z HIV – miary stanu zdrowia układu odpornościowego, który jest używany do określenia, kiedy rozpocząć leczenie farmakologiczne i czy działa. Oczywiście jednym z celów jest ustawienie ubogich zasobów, ale nie musi być używane tylko w Afryce, jeśli jest to solidna technologia, mówi Rezvin.
To bardzo praktyczna technika, mówi Mehmet Fatih Yanik , adiunkt w Laboratorium Badawczym Elektroniki na MIT. Praca Ozcana może znacznie obniżyć koszty i wysiłek wymagany do liczenia komórek, umożliwiając jego powszechne stosowanie nawet w krajach Trzeciego Świata do różnych zastosowań medycznych.
Jak dotąd grupa Ozcana opracowała prototypowe liczniki komórek na stole laboratoryjnym. Następnie, jak mówi, przekształci telefon komórkowy w mobilne laboratorium diagnostyczne, wyjmując obiektyw aparatu i wkładając czip obrazujący oraz system mechaniczny do ładowania szkiełek mikroskopowych.