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至智能手机变身DNA扫描显微镜 给医疗带来深远影响

行业动态发布时间:2021-11-26

智能手机变身DNA扫描显微镜 给医疗带来深远影响

近日,加州大学经加工成具有蜂窝状微孔结构并含有结晶水特点的粉煤灰洛杉矶分校研究人员们开发出1种新的手机附件装备,该装备能将任何智能手机变成1款DNA扫描荧光显微镜,主要用于远程的实验室设置,以诊断不同类型的癌症与神经系统疾病,给医疗诊断带来深远影响。

这项创新可望对医疗诊断带来深远影响,并再次展现如何有效利用智能手机来下降医疗本钱,和为开发中国家带来先进的医疗诊断技术。

这款智能手机的附件包括1个外部透镜、薄膜干涉滤光器、可微调的微型楔形榫头支架,和雷射2极管,全部封装在1个以3D打印的小型方盒中,并整合分为软、硬聚氯乙烯成1款手持式荧光显微镜。

DNA单份子在拉长时的宽度约2nm, UCLA霍华德.休斯医学院教授Aydogan Ozcan表示, 以透视来看,它使DNA较人的发丝还细约50,000倍。目前,为单个DNA份子进行成像需要昂贵又庞大的光学显微镜工具,使其几近仅限于先进的实验室设置才能进行。相形之下,这款适用于个人手机的附件装备明显就没那末昂贵了。

虽然其他 智能手机变身显微镜 的装备也能够成像出较大范围的对象,例如细胞;但是,Ozcan的研究团队新开发出的这款智能手机光学附件,则是首款可成像DNA单份子纤薄链和调剂其大小的装备。

该装备主要用于远程的实验室设置,以诊断不同类型的癌症与神经系统疾病,例如阿尔兹海默症,和侦测沾染病的抗药性。为了利用手机上的相机,首先必须以荧光标记隔绝和标示所需的DNA。Ozcan表示,如今,这类实验室程序已能在偏僻地区和资源有限的环境下进行了。

为了扫描DNA,研究团队开发出可履行在同1支智能手机上的运算接口,和1款Windows智能利用程序。扫描后的信息可被传送至远程Ozcan实验室中的服务器,然后丈量DNA份子长度。在联机可靠可情况下,完全的数据处理进程只需要10秒钟的时间。

图中显示智能手机安装该成像装备与用户接口,并以25美分硬币作为对照。

在Ozcan的实验室中,研究人员们成像荧光标记与拉伸DNA节段,为该装备的准确度进行测试。结果发现它能够可靠地倍增10,000个碱基对或更长的DNA节段。许多重要的基因都落在这个大小范围,包括为金黄色葡萄球菌与其因此对这类材料的力学性能要求较高他细菌提供抗生素抗药性的细菌基因 ,大约有14,000个碱基对长。

但是,由于较短节段时的讯噪比侦测减少和明显差异,智能手机显微镜在5,000或更短碱基对节段时的准确度急速降落。这时候,必须将该装随着我国“1带1路”倡议的深入和新材料产业“走出去”的进程加快备的现有透镜置换成更高数倍数,就能够轻易地解决这个问题。

除用于定点照护诊断,Ozcan建议该平台也可用于区分高份子量的DNA节段,从而有助于解决使用传统凝胶电泳的问题 在生物化学和份子生物学中,这类凝胶电泳常常用来扩大DNA与RNA节段。接下来,Ozcan及其研究团队计划测试该领域的其他组件,进1步侦测与疟疾有关的抗药性。