Le diagnostic des maladies avec les smartphones en temps réel

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Smartphones sont capables de nous donner les directions quand nous sommes perdus, envoyer des photos et vidéos à nos amis en quelques secondes, et même nous aider à trouver le meilleur burger joint dans un rayon de trois mile. Mais Université de Houston chercheurs utilisent les smartphones pour une autre fonction très importante: le diagnostic des maladies en temps réel.

Le diagnostic des maladies avec les smartphones en temps réel

Gauche: Le système développé par UH Cullen College de chercheurs d'ingénierie diagnostics maladie en bloquant les trous avec des agents pathogènes et un autre matériau connecté, dans ce cas, des particules d'argent, empêchant la lumière de briller à travers. Droit: Ce est un gros plan de nanotrous bloqués par ces particules.

Crédit: Jiming Bao Research Group

Les chercheurs mettent au point un système de diagnostic de la maladie qui offre des résultats qui pourraient être lus en utilisant seulement un smartphone et une lentille attache $ 20.

Le système est le fruit de Bao Jiming, professeur adjoint de génie électrique et informatique, et Richard Willson, professeur Huffington-Woestemeyer de chimie et de génie biomoléculaire. Il a été créé par des subventions de la National Institutes of Health et la Fondation Welch, et ​​a été présenté en Février dans ACS Photonics.

Ce nouveau dispositif, comme pratiquement tous les outils de diagnostic, se appuie sur les interactions chimiques spécifiques qui se forment entre quelque chose qui provoque une maladie - un virus ou des bactéries, par exemple - et une molécule qui se lie avec qui une seule chose, comme une lutte contre la maladie anticorps. Un lien qui se forme entre une bactérie streptocoque et un anticorps qui interagit qu'avec angine, par exemple, peut prendre en charge un diagnostic à toute épreuve.

Le truc est de trouver un moyen de détecter ces interactions chimiques rapide, peu coûteuse et facilement. La solution proposée par Bao et Willson implique une lame de verre simple et une fine pellicule d'or avec des milliers de trous fourré dedans.

La création de cette slide est en soi une réussite. Cette tâche, dirigé par Bao, commence par une lame standard recouvert d'un matériau sensible à la lumière appelé résine photosensible. Il utilise un laser suivant pour créer une série de franges d'interférences - essentiellement lignes - sur la diapositive, puis tourne de 90 degrés et crée une autre série de franges d'interférence. Les intersections de ces deux ensembles de lignes crée un motif de quadrillage de l'exposition aux UV sur la résine photosensible. La résine photosensible est ensuite développé et emporté.

Alors que la plupart de la lame est ensuite effacé, les taches entourées par l'intersection des lignes laser - les «trous» dans la résille - demeurent couverts, formant essentiellement piliers de résine photosensible.

Ensuite, il expose la diapositive à l'or évaporé, qui se attache à résine photosensible et la surface du verre propre environnante. Bao effectue alors une procédure appelée lift-off, qui baigne essentiellement éloigner les piliers de résine photosensible et le film d'or attaché à eux.

Le résultat final est une lame de verre recouverte d'un film d'or avec des rangées et des colonnes de trous transparents où la lumière peut passer à travers commandés.

Ces trous, mesurant environ 600 nanomètres chacun, sont la clé du système. L'appareil de Willson et Bao diagnostique une maladie en bloquant la lumière avec une liaison maladie-anticorps - plus quelques ingrédients supplémentaires.

Ce est là que Willson entre en jeu. Un ingénieur biomoléculaire de renommée internationale, Willson commence en plaçant anticorps de la maladie dans les trous, où ils sont amenées à se en tenir à la surface du verre. Ensuite, il se écoule un échantillon biologique sur la lame. Si l'échantillon contient des bactéries ou virus étant recherchés, il va se lier à l'anticorps dans le trou.

Ce lien seul, cependant, ne bloque pas la lumière. "La chose qui se lie à l'anticorps ne est probablement pas assez grand et gris pour assombrir ce trou, il faut donc trouver un moyen pour l'assombrir jusqu'à une certaine manière», a déclaré Willson.

Willson y parvient en faisant se écouler une deuxième série d'anticorps qui lient les bactéries au cours de la diapositive. Attachés à ces anticorps sont des enzymes qui produisent des particules d'argent lors de l'exposition à certains produits chimiques. Avec cette deuxième série d'anticorps fixé désormais à toutes les bactéries dans les trous, Willson expose alors l'ensemble du système pour les produits chimiques qui favorisent la production d'argent.

Environ 15 minutes plus tard, il se rince la diapositive. Merci aux propriétés chimiques de l'or, les particules d'argent dans les trous restera en place, bloquant complètement la lumière.

Voici où le téléphone intelligent entre en jeu. L'un des avantages de ce système est que les résultats peuvent être lus avec des outils simples. Un microscope de base utilisée dans les salles de classe de l'école élémentaire, Willson dit, fournit assez de lumière et le grossissement de montrer si les trous sont bouchés. Avec quelques petites modifications, une lecture similaire pourrait presque certainement être faite avec l'appareil photo d'un téléphone, le flash et une lentille amovible.

Ce système, puis, promet lectures qui sont abordables et faciles à interpréter.

"Certains des systèmes de diagnostic les plus avancés ont besoin de $ 200 000 dollars de l'instrumentation de lire les résultats», a déclaré Willson. "Avec cela, vous pouvez ajouter 20 $ à un téléphone, vous avez déjà et vous avez terminé."

Il ya encore d'importants obstacles techniques à franchir avant le système peut être déployé, Willson noté. Un des plus grands défis est de trouver un moyen de conduire les bactéries et les virus dans l'échantillon jusqu'à la surface de la lame pour assurer des résultats plus précis.

Mais si ces problèmes sont résolus, le système serait un excellent outil pour les fournisseurs de soins de santé dans le domaine.

Sur le site d'un accident industriel, par exemple, les trous sur une seule diapositive pourraient être peuplées avec des molécules que les équipes d'intervention d'obligations avec 10 contaminants potentiels, ce qui permet d'évaluer rapidement la situation. Dans les zones économiquement défavorisées, un tel système pourrait être utilisé pour cribler de grands groupes de personnes pour des problèmes de santé graves et généralisées, comme le diabète.

"Il ya beaucoup de situations où un outil de diagnostic à prix abordable qui est simple à utiliser et simple à interpréter pourrait être très utile», a déclaré Willson. "Si les deux vos jetables et votre lecteur ne coûtent pas cher, qui le rend beaucoup plus facile d'étendre votre système dans le monde réel."