3b-international.com
Smartphones zur Diagnose von Krankheiten in Echtzeit
Ein Team aus den USA entwickelt ein Diagnosesystem für Krankheiten, das auf Nanotechnologie basiert und nur ein Smartphone und einen 20-Dollar-Objektivaufsatz benötigt, um die Ergebnisse zu lesen. Während es noch einige Herausforderungen zu überwinden gibt, sind sie hoffnungsvoll, das Endergebnis wird ein erschwingliches Diagnosewerkzeug sein, das in diesem Bereich verwendet werden kann.
Das neue System wurde von Jiming Bao, Dozent für Elektro- und Informationstechnik, und Richard Willson, Professor für Chemie- und Biomolekular-Engineering, an der Universität von Houston in Texas geschaffen.
Das Tagebuch ACS Photonik Kürzlich veröffentlichten sie ein Papier, das sie und andere Kollegen über die Biosensor-Methode für Nanotechnologie im Herzen des Systems schrieben.
Das wesentliche Design des Systems ist ein Biosensor, gekoppelt mit einem einfachen Mikroskop, das die Ergebnisse lesen kann. Nanotechnologie-Features im Bereich Biosensorik und das Smartphone - ergänzt mit einer erschwinglichen Linse - könnten laut Forschern zum Mikroskop gehören.
In ihrer Studie beschreiben sie, wie sie eine Hochdurchsatz-Biosensortechnik entwickelt haben, die optische Transmission von Nanolöchern mit Silberfärbung kombiniert.
Im Wesentlichen funktioniert das Gerät wie alle Diagnosewerkzeuge - es erkennt das Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen einem Krankheitserreger und einem Molekül, das sich eindeutig mit ihm verbindet.
Das Pathogen könnte ein Virus oder Bakterium sein, und das Molekül könnte ein Antikörper gegen Krankheiten sein. Ein gutes Beispiel für eine eisenbeschichtete Diagnose ist die Reaktion, die auftritt, wenn ein Streptokokken-Bakterium mit einem einzigartigen Anti-Strep-Antikörper reagiert. Das Diagnosesystem ermöglicht die Reaktion und erfasst dann das Ergebnis auf eine Weise, dass es nicht mit anderen zu verwechseln ist.
Die Herausforderung besteht darin, ein System zu entwickeln, das schnell, kostengünstig und einfach funktioniert: Sowohl auf der Biosensorseite als auch auf der Interpretationsseite können Reaktionen und Ergebnisse stattfinden und können so betrachtet und analysiert werden.
Dünnglasträger mit transparenten Nanolöchern, die mit Bakterien und Viren gefüllt werden können
Für die Biosensorik hat das Team in Houston eine einfache Glasscheibe und einen dünnen Goldfilm mit Tausenden von eingestanzten Nanolöchern geschaffen. Dies war eine technologische Errungenschaft, die mehrere Stufen beinhaltete, z. B. die Verwendung von Lasern, um "Interferenzstreifen" auf einer mit einem Photoresistmaterial beschichteten Platte zu schneiden, sie zu waschen und dann dem verdampften Gold auszusetzen.
Das Ergebnis ist eine Glasscheibe, die mit einem dünnen Goldfilm umkreist ist, mit geordneten Reihen und Spalten aus transparenten Nanolöchern - jede mit nur 600 Nanometern - die Licht durchlassen. Um dies in die richtige Perspektive zu rücken, bedenken Sie, dass menschliches Haar einen Durchmesser von etwa 60.000 Nanometern hat.
Die Bühne wurde eingerichtet, um die Erreger - Bakterien und Viren - in die Nanolöcher zu bringen und die chemischen Reaktionen in den Löchern stattfinden zu lassen. Aber hier kam eine andere Herausforderung. Wenn die Pathogene mit Antikörpern (plus ein paar hinzugefügten Bestandteilen) in den Nanolöchern reagierten, um die erforderliche diagnostische chemische Reaktion zu erzeugen, reichte die Bindung nicht aus, um das Licht auszublenden.
Wie Prof. Willson erklärt:
"Die Sache, die an den Antikörper bindet, ist wahrscheinlich nicht groß und grau genug, um dieses Loch zu verdunkeln, also musst du einen Weg finden, es irgendwie zu verdunkeln."
Sie kamen schließlich mit Antikörpern, die Enzyme tragen, die Silberpartikel produzieren, wenn sie bestimmten Chemikalien ausgesetzt sind.
Mit dieser zweiten Runde von Antikörpern, die jetzt an irgendwelchen Pathogenen in den Löchern befestigt ist, kann der gesamte Objektträger dann Chemikalien ausgesetzt werden, die die Silberproduktion fördern. Der Slide kann 15 Minuten später abgespült werden, und dank des Goldes bleiben die Silberpartikel in ihren Löchern und blockieren das Licht.
Und da haben Sie die nötige Diagnose: Sie legen eine Probe Krankheitserreger auf den Objektträger, Sie baden den Objektträger in einer Lösung, die Antikörper enthält, die Sie einzigartig mit verschiedenen Krankheitserregern reagieren, dann leuchten Sie ein Licht durch die Löcher und wenn sie Sie blockieren habe ein positives Ergebnis.
Smartphone mit Kamera, Blitz und Objektiv wird zum Mikroskop
US-Forscher entwickeln ein auf Nanotechnologie basierendes Diagnose-Diagnosesystem mit einem Smartphone und einem 20-Dollar-Objektivaufsatz.
Jetzt braucht man nur noch ein Mikroskop, um die Löcher zu sehen und zu sehen, welche kein Licht durchlassen. Prof. Willson sagt, dass ein grundlegendes Mikroskop, das in Grundschulen verwendet wird, gut genug wäre. Und mit ein paar kleinen Verbesserungen gibt es keinen Grund, warum eine Smartphone-Kamera mit einem Blitz und einem zusätzlichen Objektiv die Aufgabe nicht erfüllen könnte.
"Einige der fortschrittlicheren Diagnosesysteme benötigen Instrumentierung im Wert von 200.000 US-Dollar, um die Ergebnisse zu lesen", erklärt er. "Damit können Sie einem Telefon, das Sie bereits haben, 20 US-Dollar hinzufügen, und Sie sind fertig."
Das Team erkennt an, dass es noch einen Weg zu gehen gibt, bevor das System gestartet werden kann. Zum Beispiel müssen sie immer noch einen Weg finden, die Bakterien und Viren in der Probe auf die Oberfläche des Objektträgers zu bringen, um ausreichend genaue Ergebnisse zu erhalten.
Aber sie sind zuversichtlich, diese Herausforderungen zu meistern und Gesundheitsdienstleistern in diesem Bereich einen tragbaren, billigen, genauen und schnellen Weg zur Diagnose von Krankheiten zu geben.
Die Forscher geben ein praktisches Beispiel dafür, wie das Smartphone-System bei einem Arbeitsunfall helfen könnte. Mit dem Nanoloch-Slide- und Smartphone-System können bis zu 10 Schadstoffe gleichzeitig analysiert werden, und die Sensoren können so schnell wie möglich ausgelesen werden.
Ein anderes Gebiet, in dem sie ein solches System für nützlich halten, ist in armen Regionen, in denen große Gruppen von Menschen auf weit verbreitete und ernsthafte Krankheiten wie Diabetes untersucht werden könnten. Wie Prof. Willson erklärt:
"Es gibt viele Situationen, in denen ein kostengünstiges Diagnosewerkzeug, das einfach zu bedienen und einfach zu interpretieren ist, sehr nützlich sein kann.Wenn sowohl Ihre Verbrauchsmaterialien als auch Ihr Lesegerät billig sind, ist es viel einfacher, Ihr System in die reale Welt zu übertragen. "
Die National Institutes of Health und die Welch Foundation halfen, die Studie zu finanzieren.
Im September 2013 Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, in der ein Smartphone-System zur Diagnose von Augenerkrankungen entwickelt wurde. Das einfach zu bedienende System erfasst qualitativ hochwertige Fotos von Retinas und könnte die Vorteile von erschwinglichen Telemedizin in Augenkliniken bringen.
Menschen lügen mehr am Nachmittag, Studien deuten darauf hin
Wenn Sie daran denken, ein gebrauchtes Auto zu kaufen, möchten Sie vielleicht den Händler am Morgen besuchen. Wahrscheinlichkeiten sind, der Verkäufer ist früher am Tag ehrlicher, entsprechend einer neuen Studie, die enthüllt, dass Leute am Nachmittag eher betrügen oder lügen. Forscher der Harvard University und der University of Utah führten diese in Psychological Science veröffentlichte Studie durch, nachdem sie beobachtet hatten, dass Experimente, die sie in Bezug auf Lügen, Betrug und Diebstahl anstellten, am Morgen zu weniger unethischen Verhaltensweisen führten.
Niedrigere Einkommen Individuen haben 50% höheres Risiko von Herzerkrankungen
Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie von UC Davis, die online bei BMC Cardiovascular Disorders veröffentlicht wurde, haben Menschen mit einem niedrigeren sozioökonomischen Status ein höheres Risiko, an Herzkrankheiten zu erkranken als jene, die wohlhabender oder besser ausgebildet sind. Die Wahrscheinlichkeit einer Herzerkrankung besteht auch bei langfristigem Fortschritt bei der Bewältigung traditioneller Risikofaktoren wie Rauchen, Bluthochdruck und erhöhtem Cholesterin.
