211service.com
Ein Handy-Mikroskop zur Erkennung von Krankheiten
In einer Variante des herkömmlichen Smartphone-Zubehörs haben Forscher die Fluoreszenzmikroskopie unter Verwendung einer physischen Befestigung an einem gewöhnlichen Mobiltelefon demonstriert. Die Forscher hinter dem Gerät sagen, dass es Krankheiten wie Tuberkulose (TB) und Malaria in Entwicklungsländern mit eingeschränktem Zugang zur Gesundheitsversorgung oder in ländlichen Gebieten der USA erkennen und verfolgen könnte.
Snap-Diagnose: Das Cellscope verwendet eine Blaulicht-LED und Filter für die Fluoreszenzbildgebung. Die Probe wird neben dem Metall-Fokussierknopf eingeführt.
Das Cellscope, das aus einem Optik-Klassenprojekt an der University of California, Berkeley, hervorgegangen ist, konnte vergrößerte Bilder von Blut- und Sputumproben erfassen und einfach analysieren oder die Bilder über das Mobilfunknetz zur Analyse an andere Orte übertragen.
Die Vorrichtung – eine röhrenförmige Verlängerung, die mit einem modifizierten Gürtelclip an das Mobiltelefon gehängt wird – funktioniert wie ein herkömmliches Mikroskop und verwendet eine Reihe von Linsen, die Blut vergrößern oder Proben auf einen Objektträger spucken. Um beispielsweise TB zu erkennen, wird eine Spuckprobe mit einem kostengünstigen Farbstoff namens Auramin infundiert. Eine Anregungswellenlänge wird von der Lichtquelle – einer blauen Leuchtdiode (LED) am gegenüberliegenden Ende des Geräts vom Mobiltelefon – emittiert und vom Auraminfarbstoff in der Spuckprobe absorbiert, der grün fluoresziert, um TB-Bakterien zu beleuchten. Dann kann eine automatisierte Software die grünen Bakterien für eine Diagnose in Echtzeit zählen oder das Bild über ein Mobilfunknetz an eine separate Einrichtung übertragen, wo Ärzte es analysieren und reagieren können.
Der Handy-Ansatz ist für alle Teile der Welt, in denen [medizinische] Ressourcen knapp sind, sehr wertvoll, sagt Aydogan Özcan , einem Assistenzprofessor für Elektrotechnik an der UCLA, der an der Entwicklung einer linsenfreien Methode für die mobile Zellbildgebung arbeitet. Es ist ein großer Fortschritt in diesem wichtigen Bereich.
Die an dem Projekt beteiligten Forscher unter der Leitung des Berkeley Bioengineering-Professors Daniel Fletcher , beschreiben ihre Arbeit in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Plus eins . Sie demonstrierten zuvor einen Prototyp eines Geräts, das Weißlicht oder Hellfeld-Bildgebung verwendet, um vergrößerte Bilder von Blutzellen aufzunehmen, die zum Nachweis von Malariaparasiten gefärbt wurden. Fluoreszenz fügt eine neue Fähigkeit hinzu, die besonders nützlich sein könnte, wenn sie billiger und tragbarer gemacht würde.
Fluoreszenzmikroskopie in ressourcenarmen Ländern sei hart, sagt Wilbur Lam, Bioingenieur und Arzt an der UCSF School of Medicine, der als klinischer Experte an dem Projekt mitgearbeitet hat. [Fluoreszenz]-Technologie in Laborqualität ist teuer und schwer zu bedienen, sagt er. Sie brauchen eine Dunkelkammer, eine Quecksilberlampe und viel Training. Diese Einrichtungen sind in vielen Gebieten der Entwicklungsländer nicht verfügbar, wo, so Lam, die Technologie am meisten benötigt wird, um Volkskrankheiten wie TB zu erkennen. Das Cellscope-Gerät könnte an Gesundheitspersonal in abgelegenen Gebieten verteilt werden, wodurch die Reichweite der fluoreszenzbasierten medizinischen Bildgebung erweitert wird.
Laut Fletcher wird die Fluoreszenz von der Weltgesundheitsorganisation zunehmend als Werkzeug zum Nachweis von Tuberkulose bevorzugt, da es für das ungeübte Auge leichter ist, etwas Grünes zu erkennen, als einen farbigen Fleck vor einem Hellfeldhintergrund zu erkennen. Mit herkömmlichen Fluoreszenzgeräten müssen Gesundheitspersonal jedoch immer noch Flecken auf einem Objektträger mit dem Auge zählen, was unzuverlässig sein kann. Die Berkeley-Gruppe hat eine Software entwickelt, die die grünen Flecken automatisch zählt; Wenn es auf dem Smartphone installiert ist, könnte es den Vorgang einfacher und schneller machen.
Das Handy-Mikroskop könnte auch für die TB-Therapie nützlich sein, sagt Lam. TB-Patienten müssen bei der Einnahme ihrer Medikamente über mehrere Wochen direkt beobachtet werden, um eine Resistenzbildung zu verhindern. Das Telefon kann Bilder zum Vergleich speichern und bietet sofortiges Feedback, sodass Patienten jede Woche zu ihrem örtlichen Gesundheitspersonal gehen und ihren Fortschritt sehen können, anstatt einen Monat darauf zu warten, dass die Proben von einem zentralen Verarbeitungsort zurückkommen, oder Komplikationen von die Krankheit zeigt sich drei oder vier Monate später.
Diese Fähigkeit, Mikroskopbilder zu übertragen, macht das Cellscope zu einem neuen Werkzeug für die Telemedizin, sagt Lam. Und da die Bilder mit GPS-Tags verknüpft sein können, könnten sie frühzeitig vor Krankheitsausbrüchen warnen.
Die Digitalisierung von Krankenakten ist ein weiteres Problem für Gesundheitspersonal vor Ort. Fletchers Gruppe stieß auf das Problem, als sie ihre Technologie in Bangladesch und der Demokratischen Republik Kongo demonstrierte. Aufzeichnungen aus Stift und Papier gehen leicht verloren – ein Problem, das das Handy-Mikroskop lösen könnte, indem jedem digitalen Bild Patientenidentifikationsinformationen hinzugefügt werden. Aufzeichnungen könnten dann zum einfachen Nachschlagen aufgerufen werden, wenn ein Patient in die Gesundheitsklinik zurückkehrt.
Die Schlüsselinnovation der Forscher, sagt Lam, sei nicht die Erfindung eines neuen medizinischen Tests, sondern die Durchführung eines Standardtests und die Präsentation auf eine neue Art und Weise. Ihre Technologie sei einfach kleiner, billiger und an ein Mobiltelefon angeschlossen, sagt er.
In einer Welt mit vier Milliarden Mobiltelefonen, viele davon in Entwicklungsländern, könnte das Mobiltelefonmikroskop die vorhandene Infrastruktur nutzen, um Krankheiten an einer neuen, mobileren Front zu bekämpfen, sagt Ozcan.