211service.com
Ląstelių skaičiavimas sekundėmis
Klinikiniai tyrimai, skirti nustatyti ir skaičiuoti normalias ir bakterines ląsteles kraujyje ir kituose mėginiuose, gali pasakyti gydytojams apie bakterinės infekcijos šaltinį arba padėti stebėti ŽIV užsikrėtusių žmonių imuninę sveikatą. Tačiau įprastas ląstelių skaičiavimas yra brangus ir atima daug laiko. Kalifornijos universiteto Los Andžele mokslininkų sukurta paprasta be lęšių vaizdo gavimo sistema naudoja lustą, kaip ir skaitmeniniame fotoaparate esantį, skaičiuoti ir atskirti skirtingų tipų ląsteles kraujyje ir geriamajame vandenyje bei paprastus algoritmus identifikuoti suskaičiuoti ląsteles. Vaizdo aparatas gali būti nešiojamas mobiliojo telefono dydžio įrenginyje ir naudojamas vandens kokybei stebėti bei pigiai diagnostikai atlikti kaimo ir neišsivysčiusiose vietovėse.
Šešėlių skaičiavimas: Naujas ląstelių skaitiklis naudoja skaitmeninio fotoaparato vaizdo lustą, kad įrašytų šešėlius arba difrakcijos parašus iš kraujo ir kitų mėginių ląstelių. Paprasti algoritmai leidžia identifikuoti ir suskaičiuoti ląsteles, nes kiekvienas ląstelių tipas turi unikalų parašą. Šiame paveikslėlyje, darytoje su ląstelių skaitikliu, mielių ląstelės apvestos mėlynai, raudonieji kraujo kūneliai – raudonai, o karoliukai – žaliai.
Vaizdo įrenginys gali rasti nedidelį ląstelių skaičių dideliame neapdorotame pavyzdyje. Vandens arba kraujo mėginys uždedamas ant stiklinės stiklelio virš šviesos jutimo lusto, identiško naudojamoms plataus vartojimo skaitmeniniuose fotoaparatuose; tada jis apšviestas iš viršaus. Tai, ką įrašome, yra ne vaizdas, o difrakcijos parašas, sako Aydoganas Ozcanas , UCLA elektrotechnikos profesoriaus asistentas, kuriantis ląstelių skaitiklį. Skirtingai nuo įprastų mikroskopų, kurie išsamiai fotografuoja labai mažus mėginius, Ozcano difrakcijos technika yra greita ir nebrangi. Jo ląstelių skaitiklio sukurti neryškūs, pikselių vaizdai yra tokios žemos kokybės, kad Ozcanas nevadina sistemos mikroskopu. Tačiau šiuose vaizduose yra pakankamai informacijos, kad būtų galima identifikuoti ir suskaičiuoti ląsteles, o tai yra viskas, ko reikia daugeliui klinikinės diagnostikos programų.
Ląstelių skaičiavimas dažniausiai atliekamas naudojant aparatus, vadinamus srauto citometrais, kurie kainuoja iki šimtų tūkstančių dolerių. Technika turi būti atliekama laboratorijoje ir reikalauja kelių etapų. Įprasti mikroskopai taip pat gali būti naudojami ląstelėms rasti ir skaičiuoti, tačiau mikroskopai yra brangūs, o procesas yra sudėtingas. Jei norėtumėte patikrinti kelias bakterijų ląsteles keliuose mililitre vandens, jums reikės atlikti šimtus testų su įprastu mikroskopu, sako Ozcanas.
Pagal Ozkano metodą, kai šviesa praeina per tam tikro tipo ląsteles, šviesa difrakcuoja arba lenkiasi būdingu būdu. Kiekvienas ląstelių tipas turi unikalų difrakcijos parašą, kuris priklauso nuo jo dydžio, formos ir optinės kokybės, vadinamos lūžio rodikliu. Ozcanas sudarė skirtingų tipų ląstelių būdingų difrakcijos parašų biblioteką. Kai jo ląstelių skaitiklis nufotografuoja vaizdą, jis greitai kreipiasi į jo biblioteką, kad nustatytų kiekvieno tipo ląstelių skaičių pavyzdyje. Šie skaičiavimai nereikalauja daug apdorojimo galios ir gali būti atliekami mobiliajame įrenginyje, pavyzdžiui, mobiliajame telefone, sako Ozcanas.
Skaitiklis turi didelį pralaidumą – nors jis gali aptikti nedidelį ląstelių skaičių, jis per vieną sekundę gali atvaizduoti net 100 000 langelių 20 centimetrų kvadratiniame matymo lauke. Pavyzdžiui, skaitiklis gali 90 procentų tikslumu nustatyti raudonųjų kraujo kūnelių koncentraciją neapdorotame kraujo mėginyje. Raudonųjų kraujo kūnelių skaičius gali būti naudojamas anemijai diagnozuoti, maliarijai stebėti ir pacientų reakcijai į chemoterapiją stebėti.
Tai, ką [Ozcan] daro, turi potencialą rankiniams įrenginiams, kurie veikia šioje srityje, sako Aleksandras Revzinas , Kalifornijos universiteto Deiviso biomedicinos inžinerijos docentas. Rezvin pradėjo bendradarbiauti su Ozcan, kad sukurtų pigų, difrakcija pagrįstą ŽIV sergančių pacientų T ląstelių skaičiavimo testą – imuninės sistemos sveikatos rodiklį, kuris naudojamas nustatyti, kada pradėti gydymą vaistais ir ar jis veikia. Akivaizdu, kad prastas išteklių nustatymas yra vienas iš tikslų, tačiau jis turi būti naudojamas ne tik Afrikoje, jei tai yra patikima technologija, sako Rezvinas.
Tai labai praktiška technika, sako Mehmetas Fatihas Yanikas , MIT Elektronikos tyrimų laboratorijos docentas. Ozcan darbas gali žymiai sumažinti išlaidas ir pastangas, reikalingas ląstelių skaičiavimui, todėl jį įprastai naudoti net trečiojo pasaulio šalyse įvairioms medicinos reikmėms.
Iki šiol Ozcano grupė sukūrė ląstelių skaitiklių prototipus ant laboratorijos stalo. Tada jis sako, kad jis pavers mobilųjį telefoną mobiliąja diagnostikos laboratorija, išimdamas fotoaparato objektyvą ir įdėdamas vaizdo gavimo lustą bei mechaninę sistemą mikroskopo stiklelių įkėlimui.