Исследователи превратили мобильные телефоны в флуоресцентные микроскопы

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали мобильный микроскоп CellScope. Прототип, описанный в выпуске онлайн-журнала PLoS ONE от 22 июля, позволяет использовать камеру телефона для получения цветных изображений паразитов малярии и бактерий туберкулеза, помеченных флуоресцентными маркерами.

Этот шаг позволяет вывести клиническую микроскопию из специализированных лабораторий в полевые условия для скрининга и диагностики заболеваний.

Принцип работы и возможности

Инженеры закрепили компактные линзы микроскопа на держателе, установленном на мобильный телефон. Используя образцы инфицированной крови и мокроты, они смогли:

  • Получить изображения в проходящем свете (bright field) паразита Plasmodium falciparum (возбудителя малярии) и серповидных эритроцитов.
  • Получить флуоресцентные изображения бактерии Mycobacterium tuberculosis (возбудителя туберкулеза).
  • Автоматически подсчитывать количество бактерий TB с помощью программного анализа изображений.

Изображения можно анализировать на месте или передавать по беспроводной сети в клинические центры для удаленной диагностики.

Технологические особенности

Ранее команда показала, что портативный микроскоп на телефоне можно использовать для микроскопии в проходящем свете. Новая разработка добавляет возможность флуоресцентной микроскопии, которая требует специального освещения и фильтров.

Исследователи использовали:

  • Фильтры для блокировки фонового света.
  • Светодиод (LED) с длиной волны 460 нм для возбуждения зеленого флуоресцентного красителя в образцах, инфицированных TB.
  • Серийный телефон с камерой на 3.2 мегапикселя.

Это позволило достичь пространственного разрешения 1.2 микрометра (для сравнения: диаметр эритроцита человека — около 7 мкм).

Преимущества и перспективы

  • Доступность: Флуоресцентная система построена на базе существующей камеры телефона и недорогих компонентов. Мощные светодиоды стоят всего несколько долларов.
  • Простота анализа: Флуоресцентные изображения с четким контрастом легче интерпретировать. Программное обеспечение для анализа можно установить прямо на телефон.
  • Применение: Помимо диагностики инфекционных заболеваний в регионах с ограниченными ресурсами, CellScope может использоваться:
    • Для дистанционного контроля анализа крови у пациентов на химиотерапии.
    • Для диагностики болезней сельскохозяйственных культур.

Исследователи работают над созданием более надежных прототипов для дальнейших полевых испытаний.