211service.com
Een mobiele-telefoonmicroscoop voor ziektedetectie
In een variant op traditionele smartphone-accessoires hebben onderzoekers fluorescentiemicroscopie gedemonstreerd met behulp van een fysieke bevestiging aan een gewone mobiele telefoon. De onderzoekers achter het apparaat zeggen dat het ziekten zoals tuberculose (tbc) en malaria kan identificeren en volgen in ontwikkelingslanden met beperkte toegang tot gezondheidszorg, of in landelijke gebieden van de VS.
Snap diagnose: De Cellscope gebruikt een blauwlicht-LED en filters voor fluorescentiebeeldvorming. Het monster wordt naast de metalen focusknop geplaatst.
De Cellscope, die voortkwam uit een optica-klasseproject aan de University of California, Berkeley, kon eenvoudige analyses van vergrote afbeeldingen van bloed- en sputummonsters vastleggen en uitvoeren, of de afbeeldingen via het mobiele telefoonnetwerk verzenden voor analyse elders.
Het apparaat - een buisachtig verlengstuk dat met een aangepaste riemclip aan de mobiele telefoon is gehaakt - werkt net als een traditionele microscoop, met behulp van een reeks lenzen die bloed vergroten of monsters op een microscoopglaasje spugen. Om tbc te detecteren, wordt bijvoorbeeld een spitmonster doordrenkt met een goedkope kleurstof die auramine wordt genoemd. Een excitatiegolflengte wordt uitgezonden door de lichtbron - een blauwe lichtgevende diode (LED) aan het andere uiteinde van het apparaat van de mobiele telefoon - en geabsorbeerd door de auraminekleurstof in het spitmonster, dat groen fluoresceert om TB-bacteriën te verlichten. Vervolgens kan geautomatiseerde software de groene bacteriën voor een diagnose in realtime tellen, of het beeld kan via een celnetwerk worden verzonden naar een aparte faciliteit waar artsen het kunnen analyseren en reageren.
De mobiele telefoonbenadering is zeer waardevol voor alle delen van de wereld waar [medische] middelen schaars zijn, zegt Aydogan Ozcan , een assistent-professor elektrotechniek aan de UCLA, die werkt aan de ontwikkeling van een lensvrije methode voor beeldvorming van mobiele cellen. Het is een grote stap voorwaarts op dit belangrijke gebied.
De onderzoekers die betrokken zijn bij het project, onder leiding van Berkeley bioengineering professor Daniel Fletcher , beschrijven hun werk in een paper gepubliceerd in het tijdschrift PLoS One . Ze demonstreerden eerder een prototype-apparaat dat wit licht of helderveldbeeldvorming gebruikte om vergrote beelden van bloedcellen vast te leggen die gekleurd waren om malariaparasieten te detecteren, een benadering die ook de vreemd gevormde rode bloedcellen kon identificeren die wijzen op sikkelcelziekte. Fluorescentie voegt een nieuwe mogelijkheid toe die bijzonder nuttig zou kunnen zijn als deze goedkoper en draagbaar zou worden gemaakt.
Fluorescentiemicroscopie in arme landen is moeilijk, zegt Wilbur Lam, een bio-ingenieur en arts aan de UCSF School of Medicine die als klinisch expert aan het project werkte. Lab-grade [fluorescentie] technologie is duur en moeilijk te bedienen, zegt hij. Je hebt een donkere kamer, een kwiklamp en veel training nodig. Deze faciliteiten zijn niet beschikbaar in veel gebieden van ontwikkelingslanden, wat volgens Lam de plaatsen zijn die de technologie het meest nodig hebben om veelvoorkomende ziekten zoals tuberculose op te sporen. Het Cellscope-apparaat kan worden gedistribueerd naar gezondheidswerkers in afgelegen gebieden, waardoor het bereik van op fluorescentie gebaseerde medische beeldvorming wordt vergroot.
Volgens Fletcher heeft de Wereldgezondheidsorganisatie steeds meer de voorkeur aan fluorescentie als hulpmiddel voor het detecteren van tbc, omdat het voor een ongetraind oog gemakkelijker is om iets groens te herkennen dan om een gekleurde vlek tegen een helderveldachtergrond te ontdekken. Met traditionele fluorescentieapparatuur moeten gezondheidswerkers echter nog steeds vlekken op een microscoopglaasje met het oog tellen, wat onbetrouwbaar kan zijn. De Berkeley-groep ontwikkelde software die de groene vlekken automatisch telt; indien geïnstalleerd op de smartphone, kan dit het proces eenvoudiger en sneller maken.
De gsm-microscoop kan ook nuttig zijn voor tbc-therapie, zegt Lam. TB-patiënten moeten gedurende meerdere weken direct worden geobserveerd bij het innemen van hun medicatie om opbouw van resistentie tegen geneesmiddelen te voorkomen. De telefoon kan afbeeldingen opslaan ter vergelijking en geeft onmiddellijke feedback, zodat patiënten naar hun plaatselijke gezondheidswerker kunnen gaan en elke week hun voortgang kunnen zien, in plaats van een maand te wachten op monsters die terugkomen van een gecentraliseerde verwerkingslocatie, of complicaties zien van de ziekte verschijnt drie of vier maanden later.
Dat vermogen om microscoopbeelden te verzenden, maakt de Cellscope tot een nieuw hulpmiddel voor telegeneeskunde, zegt Lam. En omdat de afbeeldingen GPS-tags kunnen bevatten, kunnen ze een vroege waarschuwing geven voor uitbraken van ziekten.
Het digitaliseren van medische dossiers is een ander probleem voor gezondheidswerkers in het veld. De groep van Fletcher kwam het probleem tegen tijdens het demonstreren van hun technologie in Bangladesh en de Democratische Republiek Congo. Pen-en-papier records gaan gemakkelijk verloren - een probleem dat de microscoop van een mobiele telefoon zou kunnen oplossen door patiëntidentificatie-informatie aan elk digitaal beeld te hechten. Records kunnen dan worden opgevraagd voor gemakkelijke verwijzing wanneer een patiënt terugkeert naar de gezondheidskliniek.
De belangrijkste innovatie van de onderzoekers, zegt Lam, was niet het uitvinden van een nieuwe medische test, maar eerder het nemen van een standaardtest en deze op een nieuwe manier presenteren. Hun technologie is toevallig kleiner, goedkoper en gekoppeld aan een mobiele telefoon, zegt hij.
In een wereld met vier miljard mobiele telefoons, veel in ontwikkelingslanden, zegt Ozcan, zou de microscoop voor mobiele telefoons kunnen profiteren van de bestaande infrastructuur om ziekten te bestrijden op een nieuw, meer mobiel front.