可拍照的手機很常見,但你見過能夠拍攝顯微照片,而且是熒光顯微照片的手機嗎?

7月22日美國《公共圖書館·綜合》(PLoS ONE)雜志網絡版刊登專文對CellScope原型機進行了介紹,稱這是臨床顯微鏡走出專業實驗室、走向民間的一大步.

物理學家組織網報道稱,美國加州大學伯克利分校的研究人員研制出一種顯微鏡手機,或稱CellScope,將熒光顯微技術與移動電話技術完美結合起來.這種手機不僅能夠拍出彩色的瘧疾寄生蟲照片,還可以拍攝貼上熒光標記的肺結核病菌.更重要的是,它可將這些圖像和數據進行無線傳輸,以供遠程分析、診斷之用.

借助熒光技術,手機拍攝出清晰顯微圖像

報道稱,加州大學伯克利分校的研究人員曾將便攜式顯微鏡安裝在手機上,制成亮視野顯微鏡手機,這種顯微鏡手機使用燈光或陽光等簡單的白光作為光源進行拍照.較近,他們將這一方法進行了改進,研制出指令性熒光顯微鏡手機.研究人員使用了一種特殊的染色劑,這種染色劑會釋放出特定的熒光波長來標記樣本中的目標物,如寄生蟲、細菌或細胞.

據加州大學伯克利分校發布的新聞公報稱,研究人員已用CellScope拍出受感染的血液和痰液樣本中的惡性瘧原蟲和鐮刀形紅血球細胞的清晰圖像.他們還拍攝了結核分枝桿菌的熒光圖像,并通過圖像分析軟件對肺結核病菌進行了自動檢測.

拍攝時,手機上的顯微鏡的濾鏡會阻斷背景光,限制光源——一個簡單的發光二極管(LED),然后通過460納米波長的光線激活綠色熒光染料.使用裝有320萬像素攝像頭的CellScope,可拍攝出分辨率為1.2微米的清晰圖像.而與之相比,人類的紅血球細胞直徑約為7微米.

成本低廉操作簡便

相較于幾年以前,發光二極管的功能越來越強大,價格也越來越便宜,因此,根本不必要為了獲取滿意的圖像而花費數千美元去追求汞弧燈和高靈敏度的照相機.一個零售價僅為幾美元的大功率發光二極管,加上一個典型的可拍照手機,就可以拍攝出足以滿足臨床需要的圖像.因此,成本不再是個問題.

此項研究的負責人、加州大學伯克利分校的生物工程學副教授丹·弗萊徹指出,同標準的光學顯微鏡相比,熒光顯微術需要更多的設備,如濾鏡和特殊的光源光照,因此會更昂貴一些.但通過使用目前手機現有的高像素攝像頭和相對來說并不算昂貴的組件,已完全可以在手機上建立一整套的熒光系統.

CellScope不僅成本低廉,也很易于操作.雖然熒光顯微鏡有不少附加器件,但操作起來并不繁瑣,無需進行更多的專業訓練.使用標準光學顯微鏡進行醫學拍照,拍照者需要從正常的細胞中分揀出病原體;而使用CellScope進行拍照,拍照者只需要在手機顯示屏上找出那些形狀正確、大小合適的東西就行了.

結合移動網絡催生廣泛用途

目前,全球的手機用戶超過35億.手機與互聯網的結合,不僅徹底改變了人們的通信方式,也帶來了許多其他變化.CellScope的推出,就將給那些偏遠地區和貧困國家的病患帶來福音.

研究論文的合著者之一大衛·布雷斯勞爾則認為,安裝了圖像分析軟件的手機變成了一個獨立的野外實驗室,是一個"良好的流行病學監測平臺",它將大大縮短傳染性疾病的篩選、診斷和治療的時間,有助于流行性疾病的早期預警.

弗萊徹指出,世界上有不少地方缺乏足夠的醫療設施,但這些地區往往會有很好的移動網絡服務.利用這些移動網絡,可將拍攝的圖像無線傳輸到臨床中心進行遠程診斷,這就相當于給這些地區帶來了成本低廉、易于使用的實驗室設備.相信在那些醫療保健體系飽受成本超支困擾的發展中國家中,CellScope將來一定會有用武之地.

報道稱,甚至有農業專家也對CellScope感興趣,想要用它來幫助監測及診斷農作物疾病.農民可以將受害作物葉片的顯微圖像傳送到實驗室進行分析,而不必采集葉子的實物樣本.

目前,研究人員正在努力開發功能更強大的CellScope原型機,以便開展進一步的現場測試.

關鍵詞:顯微鏡,熒光顯微術,熒光顯微鏡,顯微鏡手機

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