https://frosthead.com

Αυτό το μικροσκόπιο Smartphone χρησιμοποιεί Video to Spot Moving Parasites

Τα Smartphones μπορούν να πάρουν τον παλμό σας, να παρακολουθήσουν την ψυχική σας υγεία, να παρακολουθήσουν τη διατροφή σας, να αναλύσουν τον κύκλο του ύπνου σας και να βοηθήσουν στον έλεγχο του διαβήτη σας. Τώρα, μια νέα τεχνολογία smartphone μπορεί να εντοπίσει παράσιτα στο αίμα σας, σε ένα κλάσμα του χρόνου που θα χρειαζόταν ένας τεχνικός εργαστηρίου.

Αναπτύχθηκε από μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, το CellScope είναι ένα μικροσκόπιο smartphone που χρησιμοποιεί βίντεο για την ανίχνευση παρασιτικής κίνησης. Αυτή τη στιγμή δοκιμάζεται για χρήση στη διάγνωση δυο παραμελημένων τροπικών ασθενειών ενδημικών σε μέρη του αναπτυσσόμενου κόσμου, onchocerciasis και λεμφική φιλαρίαση. Εάν υιοθετηθεί ευρέως, θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά τη θεραπεία σε χώρους όπου οι άνθρωποι συχνά δεν έχουν πρόσβαση σε βασικές ιατρικές υπηρεσίες.

"Η ιδέα της χρήσης κινητών τηλεφώνων για μικροσκόπια είναι κάτι για το οποίο εργαζόμαστε εδώ και πολλά χρόνια, ξεκινώντας από τη στιγμή που κάμερες άρχισαν να εμφανίζονται σε τηλέφωνα", λέει ο Daniel Fletcher, καθηγητής βιοϊατρικής στο Berkeley, ο οποίος διευθύνει το εργαστήριο ότι δημιούργησε το CellScope. "Ήμασταν πεπεισμένοι νωρίς ότι αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να αναπτυχθούν σε μια σειρά διαφορετικών εφαρμογών."

Για να καταλάβετε τι κάνει το CellScope μοναδικό, πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργεί η onchocerciasis και η λεμφική φιλαρίαση.

Ένα δάγκωμα από ένα θηλυκό μαύρο μύγα μπορεί να μεταδώσει την onchocerciasis, ή την τύφλωση του ποταμού, ενώ τα κουνούπια εξάπτουν τη λεμφική φιλαρίαση ή την ελεφάνθεια. Και στις δύο ασθένειες, οι προνύμφες εναπόθεσης εντόμων, οι οποίες στη συνέχεια καταλαμβάνουν κατοικία στο ανθρώπινο σώμα και αναπτύσσονται σε σκουλήκια. Τα συμπτώματα της onchocerciasis περιλαμβάνουν οζίδια του δέρματος, τρομερή φαγούρα (μερικές φορές τόσο κακοί άνθρωποι θα κάψουν το δέρμα τους για να το σταματήσουν) και, σε ορισμένες περιπτώσεις, απώλεια όρασης. Είναι η δεύτερη αιτία μολυσματικής τύφλωσης στον κόσμο. Η λεμφική φιλαρίαση προκαλεί πάχυνση του δέρματος και πρήξιμο των άκρων, που μπορεί να είναι σοβαρή.

Ευτυχώς, ένα αντιπαρασιτικό φάρμακο που ονομάζεται ιβερμεκτίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της ογκοκρακτάσης και της λεμφικής φιλαρίασης. Αλλά εδώ είναι το catch: πολλοί άνθρωποι με αυτές τις δύο ασθένειες είναι επίσης μολυνθεί με Loa loa, ένα άλλο παράσιτο. Δώστε ιβερμεκτίνη σε κάποιον με λοίμωξη loa loa και ο ασθενής μπορεί να υποφέρει από σοβαρές ανεπιθύμητες ενέργειες και ακόμη και να πεθάνει. Η δοκιμή για Loa loa είναι χρονοβόρα και παίρνει επιστημονικό εξοπλισμό και τεχνογνωσία.

Το "χρυσό πρότυπο" της διάγνωσης Loa loa ήταν πάντα το επίχρισμα του αίματος, λέει ο Fletcher. Αυτό είναι όπου ένα δείγμα αίματος τοποθετείται σε μια γυάλινη ολίσθηση, επεξεργάζεται με ένα λεκέ και παρατηρείται κάτω από ένα μικροσκόπιο. Ανάλογα με το πόσο μακριά βρίσκεται ο ασθενής από μια εργαστηριακή εγκατάσταση, τα αποτελέσματα μπορεί να διαρκέσουν μέρες.

"Για να διαγνώσουμε γρήγορα έναν τεράστιο αριθμό ανθρώπων χρειαζόμασταν κάτι πολύ πιο γρήγορα", λέει ο Fletcher.

Loa-Schematic.jpg Η συσκευή περιλαμβάνει μια τρισδιάστατη θήκη που στεγάζει απλά οπτικά στοιχεία, κυκλώματα και ελεγκτές για να βοηθήσει στην επεξεργασία του δείγματος αίματος. Το CellScope μπορεί να ποσοτικοποιήσει τα επίπεδα του παρασιτικού σκουλήκι Loa loa απευθείας από το πλήρες αίμα σε λιγότερο από 3 λεπτά. (Mike D'Ambrosio και Matt Bakalar, Fletcher Lab, UC Berkeley)

Τελικά, η ομάδα χτύπησε την ιδέα της χρήσης της κίνησης των σκουληκιών για να τα ανιχνεύσει αυτόματα. Το CellScope λειτουργεί έτσι: ένα κινητό τηλέφωνο βρίσκεται πάνω από μια τρισδιάστατη τυπωμένη βάση με μια υποδοχή για δείγμα αίματος. Η βάση περιλαμβάνει φώτα LED, μικροελεγκτές και θύρα USB. Όταν εισάγεται το δείγμα αίματος, το τηλέφωνο επικοινωνεί με τη βάση για να τραβήξει μια σειρά βίντεο. Στη συνέχεια, ένας αλγόριθμος ψάχνει για την κίνηση των σκουληκιών Loa loa στο βίντεο. Τα αποτελέσματα είναι διαθέσιμα σχεδόν αμέσως. Εάν δεν υπάρχει λοίμωξη Loa loa, ο ασθενής μπορεί να ξεκινήσει αμέσως την ivermectin.

Σε αντίθεση με την παραδοσιακή διάγνωση Loa loa, η οποία απαιτεί εργαστήριο και εκπαιδευμένο τεχνικό, το CellScope μπορεί να χρησιμοποιηθεί από οποιονδήποτε, οπουδήποτε. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε μέρη όπως το αγροτικό Καμερούν, όπου μια ομάδα ερευνητών που συνεργάζονται με το Berkeley πραγματοποιούν συνεχείς δοκιμές CellScope και μπορεί να υπάρξει ελάχιστη πρόσβαση στη συμβατική ιατρική περίθαλψη. Ο αυτοματισμός του μειώνει επίσης το ανθρώπινο λάθος, ένα κοινό πρόβλημα στην εργαστηριακή διάγνωση.

Ο Φλέτσερ ελπίζει ότι το CellScope θα είναι χρήσιμο για τη διάγνωση άλλων παρασίτων, όπως οι ελμινθών που μεταδίδονται στο έδαφος (κατηγορία που περιλαμβάνει στρογγυλό σκώληκα, αγκυλόστομα και σκώληκα) και τρυπανοσώματα, τα οποία προκαλούν ασθένεια ύπνου και ασθένεια Chagas. Το CellScope θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο για τη διάγνωση μη παρασιτικών ασθενειών, όπως η φυματίωση σε μέρη όπου τα παραδοσιακά μικροσκόπια είναι λίγα και πολύ κοντά.

Το επόμενο βήμα για το CellScope είναι μια ευρύτερη μελέτη που περιλαμβάνει περίπου 40.000 άτομα στο Καμερούν. Επιπλέον, δύο πρώην μαθητές της Fletcher έχουν ιδρύσει ένα ξεκίνημα που ονομάζεται CellScope για να φέρουν στην αγορά τα προϊόντα που βασίζονται στην τεχνολογία CellScope.

"Η ελπίδα μας είναι ότι αυτός ο συνδυασμός αυτοματισμού υλικού και λογισμικού, που οδηγείται από αυτά τα ισχυρά κινητά τηλέφωνα, θα αποτελέσει λύση για αυτές τις ασθένειες", λέει.

Αυτό το μικροσκόπιο Smartphone χρησιμοποιεί Video to Spot Moving Parasites