211service.com
Šūnu skaitīšana sekundēs
Klīniskie testi normālu un baktēriju šūnu identificēšanai un saskaitīšanai asinīs un citos paraugos var norādīt ārstiem bakteriālas infekcijas avotu vai palīdzēt uzraudzīt HIV inficētu cilvēku imūno veselību. Bet parastā šūnu skaitīšana ir dārga un laikietilpīga. Vienkāršā, bezlēcu attēlveidošanas sistēmā, ko izstrādā Kalifornijas Universitātes Losandželosas pētnieki, tiek izmantota tāda mikroshēma, kāda ir digitālajā kamerā, lai saskaitītu un atšķirtu dažāda veida šūnas asinīs un dzeramajā ūdenī, kā arī vienkāršus algoritmus, lai identificētu un identificētu un saskaitīt šūnas. Attēlotāju varētu nēsāt mobilā tālruņa izmēra ierīcē un izmantot, lai uzraudzītu ūdens kvalitāti un nodrošinātu lētu diagnostiku lauku un mazattīstītās teritorijās.
Ēnu skaitīšana: Jauns šūnu skaitītājs izmanto attēlveidošanas mikroshēmu no digitālās kameras, lai reģistrētu ēnas vai difrakcijas parakstus no šūnām asinīs un citos paraugos. Vienkārši algoritmi ļauj identificēt un saskaitīt šūnas, jo katram šūnu tipam ir unikāls paraksts. Šajā attēlā, kas uzņemts ar šūnu skaitītāju, rauga šūnas ir apvilktas zilā krāsā, sarkanās asins šūnas ir apvilktas sarkanā krāsā un krelles ir apvilktas zaļā krāsā.
Attēlotājs var atrast nelielu skaitu šūnu lielā, neapstrādātā paraugā. Ūdens vai asins paraugs tiek ielādēts uz stikla priekšmetstikliņa virs gaismas sensora mikroshēmas, kas ir identisks tiem, ko izmanto patērētāju digitālajās kamerās; tad tas ir izgaismots no augšas. Tas, ko mēs ierakstām, nav attēls, bet gan difrakcijas paraksts, saka Aydogan Ozcan , UCLA elektrotehnikas docents, kurš izstrādā šūnu skaitītāju. Atšķirībā no parastajiem mikroskopiem, kas ņem detalizētus ļoti mazu paraugu attēlus, Ozcan difrakcijas tehnika ir ātra un lēta. Viņa šūnu skaitītāja radītie izplūdušie, pikseļu attēli ir tik zemas kvalitātes, ka Ozkans nesauc sistēmu par mikroskopu. Taču šajos attēlos ir tikai pietiekami daudz informācijas, lai identificētu un saskaitītu šūnas, kas ir viss, kas nepieciešams daudzām klīniskās diagnostikas vajadzībām.
Šūnu skaitīšanu parasti veic, izmantojot iekārtas, ko sauc par plūsmas citometriem, kas maksā līdz pat simtiem tūkstošu dolāru. Tehnika jāveic laboratorijā, un tai ir nepieciešamas vairākas darbības. Šūnu atrašanai un skaitīšanai var izmantot arī parastos mikroskopus, taču mikroskopi ir dārgi un process ir sarežģīts. Ja vēlaties pārbaudīt dažas baktēriju šūnas dažos mililitros ūdens, jums ir jāveic simtiem testu ar parastu mikroskopu, saka Ozkans.
Oskana metodē, kad gaisma iet caur noteikta veida šūnām, gaisma raksturīgā veidā izkliedējas vai izliecas. Katram šūnu tipam ir unikāls difrakcijas paraksts, kas ir atkarīgs no tā izmēra, formas un optiskās kvalitātes, ko sauc par refrakcijas indeksu. Ozcan ir apkopojis raksturīgu difrakcijas parakstu bibliotēku dažādiem šūnu tipiem. Kad viņa šūnu skaitītājs uzņem attēlu, tas ātri apspriežas ar viņa bibliotēku, lai noteiktu katra veida šūnu skaitu paraugā. Šiem aprēķiniem nav nepieciešama liela apstrādes jauda, un tos var veikt mobilajā ierīcē, piemēram, mobilajā tālrunī, saka Ozkans.
Skaitītājam ir liela caurlaidspēja — lai gan tas spēj noteikt nelielu skaitu šūnu, tas vienā sekundē var attēlot pat 100 000 šūnu 20 centimetru kvadrātā. Skaitītājs, piemēram, var noteikt sarkano asins šūnu koncentrāciju neapstrādātā asins paraugā ar 90 procentu precizitāti. Sarkano asins šūnu skaitu var izmantot, lai diagnosticētu anēmiju, uzraudzītu malāriju un uzraudzītu pacientu reakciju uz ķīmijterapiju.
Tas, ko dara [Ozcan], var radīt rokas ierīces, kas darbojas šajā jomā, saka Aleksandrs Revzins , biomedicīnas inženierijas docents Kalifornijas Universitātē Deivisā. Rezvins ir uzsācis sadarbību ar Ozcan, lai izstrādātu lētu, uz difrakciju balstītu testu T šūnu skaitīšanai HIV pacientiem — imūnsistēmas veselības rādītāju, ko izmanto, lai noteiktu, kad sākt narkotiku ārstēšanu un vai tā darbojas. Acīmredzot slikts resursu iestatījums ir viens no mērķiem, taču tas nav jāizmanto tikai Āfrikā, ja šī ir izturīga tehnoloģija, saka Rezvins.
Šī ir ļoti praktiska tehnika, saka Mehmets Fatihs Janiks MIT Elektronikas pētniecības laboratorijas docents. Ozcan darbs var ievērojami samazināt izmaksas un pūles, kas nepieciešamas šūnu skaitīšanai, ļaujot to plaši izmantot pat trešās pasaules valstīs dažādiem medicīnas lietojumiem.
Līdz šim Ozkāna grupa ir izstrādājusi šūnu prototipu skaitītājus uz laboratorijas darba virsmas. Pēc tam viņš saka, ka viņš pārveidos mobilo tālruni par mobilo diagnostikas laboratoriju, izņemot kameras objektīvu un ievietojot attēlveidošanas mikroshēmu un mehānisku sistēmu mikroskopa priekšmetstikliņu ielādei.