可拍照的手机很常见,但你见过能够拍摄显微照片,而且是荧光显微照片的手机吗?

7月22日美国《公共图书馆·综合》(PLoS ONE)杂志网络版刊登专文对CellScope原型机进行了介绍,称这是临床显微镜走出专业实验室、走向民间的一大步.

物理学家组织网报道称,美国加州大学伯克利分校的研究人员研制出一种显微镜手机,或称CellScope,将荧光显微技术与移动电话技术完美结合起来.这种手机不仅能够拍出彩色的疟疾寄生虫照片,还可以拍摄贴上荧光标记的肺结核病菌.更重要的是,它可将这些图像和数据进行无线传输,以供远程分析、诊断之用.

借助荧光技术,手机拍摄出清晰显微图像

报道称,加州大学伯克利分校的研究人员曾将便携式显微镜安装在手机上,制成亮视野显微镜手机,这种显微镜手机使用灯光或阳光等简单的白光作为光源进行拍照.较近,他们将这一方法进行了改进,研制出指令性荧光显微镜手机.研究人员使用了一种特殊的染色剂,这种染色剂会释放出特定的荧光波长来标记样本中的目标物,如寄生虫、细菌或细胞.

据加州大学伯克利分校发布的新闻公报称,研究人员已用CellScope拍出受感染的血液和痰液样本中的恶性疟原虫和镰刀形红血球细胞的清晰图像.他们还拍摄了结核分枝杆菌的荧光图像,并通过图像分析软件对肺结核病菌进行了自动检测.

拍摄时,手机上的显微镜的滤镜会阻断背景光,限制光源——一个简单的发光二极管(LED),然后通过460纳米波长的光线激活绿色荧光染料.使用装有320万像素摄像头的CellScope,可拍摄出分辨率为1.2微米的清晰图像.而与之相比,人类的红血球细胞直径约为7微米.

成本低廉操作简便

相较于几年以前,发光二极管的功能越来越强大,价格也越来越便宜,因此,根本不必要为了获取满意的图像而花费数千美元去追求汞弧灯和高灵敏度的照相机.一个零售价仅为几美元的大功率发光二极管,加上一个典型的可拍照手机,就可以拍摄出足以满足临床需要的图像.因此,成本不再是个问题.

此项研究的负责人、加州大学伯克利分校的生物工程学副教授丹·弗莱彻指出,同标准的光学显微镜相比,荧光显微术需要更多的设备,如滤镜和特殊的光源光照,因此会更昂贵一些.但通过使用目前手机现有的高像素摄像头和相对来说并不算昂贵的组件,已完全可以在手机上建立一整套的荧光系统.

CellScope不仅成本低廉,也很易于操作.虽然荧光显微镜有不少附加器件,但操作起来并不繁琐,无需进行更多的专业训练.使用标准光学显微镜进行医学拍照,拍照者需要从正常的细胞中分拣出病原体;而使用CellScope进行拍照,拍照者只需要在手机显示屏上找出那些形状正确、大小合适的东西就行了.

结合移动网络催生广泛用途

目前,全球的手机用户超过35亿.手机与互联网的结合,不仅彻底改变了人们的通信方式,也带来了许多其他变化.CellScope的推出,就将给那些偏远地区和贫困国家的病患带来福音.

研究论文的合著者之一大卫·布雷斯劳尔则认为,安装了图像分析软件的手机变成了一个独立的野外实验室,是一个"良好的流行病学监测平台",它将大大缩短传染性疾病的筛选、诊断和治疗的时间,有助于流行性疾病的早期预警.

弗莱彻指出,世界上有不少地方缺乏足够的医疗设施,但这些地区往往会有很好的移动网络服务.利用这些移动网络,可将拍摄的图像无线传输到临床中心进行远程诊断,这就相当于给这些地区带来了成本低廉、易于使用的实验室设备.相信在那些医疗保健体系饱受成本超支困扰的发展中国家中,CellScope将来一定会有用武之地.

报道称,甚至有农业专家也对CellScope感兴趣,想要用它来帮助监测及诊断农作物疾病.农民可以将受害作物叶片的显微图像传送到实验室进行分析,而不必采集叶子的实物样本.

目前,研究人员正在努力开发功能更强大的CellScope原型机,以便开展进一步的现场测试.

关键词:显微镜,荧光显微术,荧光显微镜,显微镜手机

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