智能手機將開啟生物醫學領域下一個應用平台

2017-03-11  來自: 西安百家樂官網實驗室設備有限公司 瀏覽次數:145

    智能手機是否隻能用於通訊、娛樂?如今,隨著智能化時代的到來,手機已經不單單是用於通訊和娛樂了,便攜式實驗室以及增設檢驗檢測功能使得手機變得更為強大,搭載在手機上的智能設備,正刷新著以往的研究成果。

細菌的耐藥性檢測
    耐藥細菌的生存能力極強,對抗生素的抵抗能力很高,由於不少偏遠地區缺乏專業的設備和技術人員檢測細菌的藥物敏感性,導致像肺炎、敗血症等高致死率疾病頻頻發生。為此一個來自 UCLA 的團隊開發了一種低成本的簡易手機附件,能夠自動檢測細菌的耐藥性。
    據悉,該附件將手機與 96 孔板連接在一起,通過 LED 燈照亮樣品,再借助手機攝像頭掃描檢測樣品在不同濃度的抗生素藥物下造成的透光率的改變,最後將照片發送到遠程服務器進行抗生素敏感性檢測,大約 1 分鍾後檢測結果將回傳至手機中。
    根據 UCLA Herry Samueli 工程和應用工程學院電氣工程及生物工程係教授 Aydogan Ozcan 透露,這種新型檢測方式能夠在廣泛的區域內進行實驗室級別的檢驗,因此極其適用於那些醫療資源匱乏的地區。

便攜式手機實驗室 

    針對癌症的檢測曾是一項十分複雜的工作,為了能夠快速得到檢測結果,美國華盛頓州立大學的 Lei Li 以及他的研究團隊開發出了一種低成本的便攜手機實驗室,據說能夠同時分析多種樣品來準確捕獲一種癌症生物標誌物,並給出實驗室檢測結果。
    該實驗室主要由智能手機以及一種能夠檢測人白細胞介素 -6 的八通道智能手機光譜儀組成。相比一般的手機光譜儀,Li 團隊開發出的這種多通道光譜儀利用一種常見的被稱作酶聯免疫吸附測定(ELISA)的比色測試方法一次能夠檢測高達 8 種不同的樣品,其中 ELISA 將抗體和顏色變化鑒定為疾病標誌物。
    Li 表示:該設備能夠讓 8 種不同的樣品進行同樣的測試,或者將一種樣品放到 8 個不同的孔中進行 8 種不同的測試,大幅度提高產品檢測的效率,且準確率高達 99%。
  
手機顯微鏡檢測皮膚癌
    全球大約每年都會出現 200 萬以上的皮膚癌患者,為了幫助部分缺乏高性能顯微鏡的偏遠地區完成對皮膚樣品的癌變檢測,來自德克薩斯大學休斯頓健康科學中心的研究人員基於手機研製出了一種簡易顯微鏡。
    該手機顯微鏡主要由智能手機以及 3mm 的球透鏡組成,研究人員利用該設備對 1021 份樣本載玻片進行了分析,結果顯示,這種智能手機顯微鏡對基底細胞癌的檢出率高達 95.6%,對鱗狀細胞癌的檢出高達 89%。
    綜合來看,目前該設備主要適用於對非黑色素瘤皮膚癌患者進行檢測,準確率高達 90%,而針對黑色素瘤皮膚癌患者的準確率隻有 60%,還需要更深入的研究來增強智能手機的檢測率。但無論如何,移動端設備在皮膚癌領域已展現出了極強的潛力,未來或許還能作用於更多其他的疾病檢測。

手機定量檢測核酸分子
    檢測疾病分子標記物的方法十分複雜且成本高昂,往往需要在實驗室中進行,大大降低了診斷效率。美國加州理工學院化學與化學工程係 Rustem Ismagilov 教授及其團隊正在開發一種現場即時檢測的診斷技術,能夠借助手機攝像頭完成定量檢測。
    該技術使用了一種被稱為 SlipChip 的微流體技術平台,研究者將特殊的化學指示劑放入到 SlipChip 設備的微孔中,經過等溫擴增反應後,依據發生的是陽性反應還是陰性反應,微孔會相應地改變顏色。例如用來對樣品中的 HCV RNA 分子進行計數,那麽含有這種 RNA 分子的微孔因該分子在反應期間會被擴增而變成藍色,而不含這種 RNA 分子的微孔將保持紫色。
    隨後用戶隻需要利用手機拍下整個反應結果,再根據某種比率測量方式進行加工,就能將手機攝像頭檢測到的顏色轉化為一種明確的陽性和陰性讀出值。


預防糖尿病足潰瘍
    糖尿病患者往往需要定期檢查以監控足潰瘍的形成,其症狀主要表現為腳部結構變形、承壓過大以及血液供應能力差等方麵,全球共有近 1.3 億人受到不同程度的影響,嚴重者將麵臨截肢風險。但潰瘍通常隻有在形成後才能被檢測到,這不僅需要耗費大量的治療時間,同時也給患者帶來了更大的經濟負擔。為了能夠提前感知患者形成足潰瘍的可能性,來自以色列耶路撒冷希伯來大學的 Danny Bavli 及其團隊開發出了一款被稱為 SenseGO 的智能可機洗襪子。
    SenseGO 擁有數十個經過微加工的壓力傳感器,患者由於姿勢不正確、結構變形或不合腳的鞋子導致的腳部承壓變化都會被記錄為電信號,並傳遞到智能手機上的相關應用程序中,有係統計算出患者是否有出現足潰瘍的風險。Danny Bavli 表示:“通過這樣一種簡單有效的預防方式,百家樂官網就能夠顯著降低糖尿病患者的治療壓力。”
  
手機 DNA 掃描顯微鏡
    來自加州大學洛杉磯分校 Howard Hughes 醫學院的 Aydogan Ozcan 研究團隊研發出了一種新型手機配件,能將智能手機當做 DNA 掃描顯微鏡使用。
    根據 Ozcan 的介紹,這是一款光學配件,或者說是一個小型的 3D 打印盒,裏麵包括鏡頭,濾鏡,支架和激光器二極管等零部件,能夠測量比人類發絲還要細 50000 倍的 DNA 的大小與成像。手機應用利用攝像頭掃描 DNA 分子,並將數據信息傳遞至遠程服務器完成測量,最後返還測量結果,整個過程據說不到 10 秒鍾。
    相比貴而笨重的傳統顯微鏡,圍繞智能手機誕生的新型 DNA 檢測技術不僅節省成本,也進一步推動了遠程醫療與移動醫療的發展步伐。

診斷 HIV 和梅毒
    像 HIV 和梅毒以及前麵提到的癌症等疾病類型往往具有較長的潛伏期,等到徹底爆發再去治療顯然為時已晚,如果能有一種簡單方便,隨時隨地都能進行疾病檢測的產品無疑會大幅度降低這類疾病的危險程度。
    來自哥倫比亞大學的研究人員聯合研發了一種低成本的智能手機適配器,隻需要 15 分鍾就能完成對 HIV 和梅毒的診斷。他們將一個達到實驗室標準的完整免疫檢測程序移植到了該配件中,這種適配器能夠複製基於實驗室的酶聯免疫吸附測定(ELISA)的所有機械、光學和電子功能,由手機供電。測試產生的數據將會通過手機音頻接口發送到手機內存。
    根據研發團隊的測試,他們對該配件進行了三重免疫檢測:同時檢測 HIV 抗體,梅毒螺旋體特異性抗體和針對梅毒的非螺旋體抗體。15 分鍾後的測試結果與實驗室檢測結果的對比現實,適配器的 HIV ELISA 和快速血漿反應(梅毒篩選實驗)的靈敏度達到 92~100%,特異性達到 79%-100%,與目前臨床的算法需求一致。
    相比實驗室中動輒上萬美元的檢測設備,該適配器輕便小巧功耗低,製造成本僅約 34 美元,同時根據對相應病患的調查,97% 的患者願意使用此類設備。

移動設備將成為生物醫療新接口
    雖說上述的各項研究成果還有部分沒有正式投入使用,且相比實驗室層麵的功能還具有明顯的局限性,但它們都或多或少地反映出了消費類電子產品與實驗室級別醫學檢測項目結合的雛形。智能手機已經成為互聯網乃至金融、電商、娛樂等行業的接口,生物醫療領域似乎也正在麵臨同樣的變革。尤其在國外,這樣的趨勢已經變得越發明顯,人們更傾向於使用手機應用實現醫療保健功能,移動醫療企業的數量正在逐漸增加,服務項目也變得更加豐富,未來或許遠程醫療和移動醫療的概念將快速普及,實體醫療機構也將麵臨轉型。
  

(來源:粹客網)
文章鏈接:中國化工儀器網


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