Используя 3D печатное устройство, команду – во главе с доцентом Университета Коннектикута машиностроения Савас Tasoglu – создал новую платформу тестирования, которая может точно диагностировать и контролировать серповидно-клеточную анемию в области или в отдаленной клинике, используя всего несколько капель крови. Платформа содержится в легкой, компактной коробке, которая может быть присоединена к общему смартфону на базе Android.
«Наша техника показывает большое обещание как широко применимый инструмент и для фундаментального и для прикладного исследования, а также показа и инструмента диагноза для параметров настройки пункта ухода», говорит Тэзоглу, эксперт в глобальном здоровье, микрогидродинамике и основанной на клетке диагностике для пунктов ухода. Исследование было поддержано частично грантом от американской Сердечной Ассоциации.
Серповидный эритроцит – наследственная болезнь, которая поражает приблизительно 90 000 американцев, а также людей во всех странах Африки. Это – серьезная проблема здравоохранения, которая, если оставлено невыявленный, может вызвать опасные для жизни «тихие» удары и пожизненное повреждение.Текущий показ и программы мониторинга для новорожденных могут быть тяжелыми, включив дорогое оборудование центрифуги, микроскопию и специализированное обучение.
Ключ к новому устройству – магнитная левитация. Серповидные эритроциты, из-за их уникального полумесяца или подобной серпу формы, имеют тенденцию быть более плотными, чем здоровые эритроциты и поэтому подниматься или плавать на более низкой высоте, когда клетки помещены в парамагнитное решение и подвергнуты магнитному полю, говорит аспирант Университета Коннектикута Стефани Ноултон, первый автор статьи.«Этот подход позволяет набор из двух предметов (да/нет) решение для идентификации серповидно-клеточной анемии, даже невооруженным глазом», говорит Тэзоглу.Вот то, как устройство работает:
Клиницист берет маленький образец крови от пациента и смешивает его с общим, основанным на соли решением, которое вытягивает кислород из серповидных эритроцитов, делая их более плотными и легче обнаружить. (Здоровые эритроциты, выставленные решению, не затронуты им.) Образец тогда загружен в доступный микрокапилляр, который вставлен в тестера, приложенного к смартфону. (Во всем этом можно выполнить менее чем одна минута.)В аппарате тестирования микрокапилляр проходит между двумя магнитами, которые выровнены так, чтобы те же самые поляки встретились, создав магнитное поле. Капилляр тогда освещен светодиодом, в который проникает распылитель матового стекла и увеличивает внутренняя линза. Встроенная камера смартфона захватывает получающееся изображение и представляет его в цифровой форме на внешнем дисплее телефона.
Клетки крови, плавающие в капилляре – могут ли выше плавающие здоровые эритроциты или более низкие плавающие серповидные эритроциты – тогда легко наблюдаться. Устройство также предоставляет клиницистам цифровое считывание, которое поручает численному значению на типовую плотность помогать с диагнозом. Весь процесс занимает меньше чем 15 минут.«С этим устройством Вы получаете намного более определенную информацию о своих камерах, чем некоторые другие тесты», говорит Ноултон, который начал ее исследование как студент в Университете Коннектикута и теперь преследует ее доктора философии с Tasoglu. «Вместо того, чтобы посылать образец в лабораторию и ждать три дня, чтобы узнать, есть ли у Вас эта болезнь с этим устройством, Вы получаете локальные и портативные результаты сразу же.
Мы полагаем, что устройство как это могло быть очень полезным в странах третьего мира, где лабораторные ресурсы могут быть ограничены».Магнитная левитация
Использование смартфонов для медицинского применения диагностики и здравоохранения не новое. Спроектированные устройства несметного числа были разработаны, чтобы определить и контролировать все от потенциальных сердечных аритмий до болезни почек и диабета.Но в то время как другие заявления используют инфраструктуру отображения телефона, чтобы увеличить или проанализировать образцы, устройство, разработанное в лаборатории Тэзоглу, использует магнетизм, чтобы поднять частицы в образце, в то время как устройство присоединено к телефону.
Берущие картину возможности телефона – всего одна особенность полной техники.«Некоторые люди использовали смартфоны, чтобы посмотреть на слайды ткани или клевету крови», говорит Ноултон. «Мы смотрим на фактическую оперативную деятельность этих клеток и что они делают в ответ на магнитное поле».Добавляет Тэзоглу: «Этот подход позволяет недорогому и портативному способу диагностировать болезнь с постоянными магнитами, не требуя никакого периферийного устройства, которое идеально подходит для параметров настройки пункта ухода».Лаборатория использовала образцы донорской крови от людей, диагностированных серповидно-клеточную анемию и контрольную группу, чтобы проверить тест.
Лаборатория Тэзоглу подала временный патент для устройства и работает над расширением возможностей устройства, таким образом, это может быть применено к другим болезням.