211service.com
Conteggio delle celle in secondi
I test clinici per identificare e contare le cellule normali e batteriche nel sangue e in altri campioni possono indicare ai medici la fonte di un'infezione batterica o aiutarli a monitorare la salute immunitaria delle persone con HIV. Ma il conteggio delle cellule convenzionale è costoso e richiede tempo. Un semplice sistema di imaging senza lenti sviluppato dai ricercatori dell'Università della California, Los Angeles, utilizza un chip come quello che si trova in una fotocamera digitale per contare e distinguere diversi tipi di cellule nel sangue e nell'acqua potabile, e semplici algoritmi per identificare e contare le cellule. L'imager potrebbe essere trasportato in un dispositivo delle dimensioni di un telefono cellulare e utilizzato per monitorare la qualità dell'acqua e per fornire diagnostica a basso costo nelle aree rurali e sottosviluppate.
Conteggio delle ombre: Un nuovo contatore di cellule utilizza il chip di imaging di una fotocamera digitale per registrare le ombre, o firme di diffrazione, dalle cellule del sangue e altri campioni. Algoritmi semplici consentono di identificare e contare le celle perché ogni tipo di cella ha una firma univoca. In questa immagine presa con il contatore di cellule, le cellule di lievito sono cerchiate in blu, i globuli rossi sono cerchiati in rosso e le perline sono cerchiate in verde.
L'imager può trovare un piccolo numero di celle in un grande campione non elaborato. Un campione di acqua o sangue viene caricato su un vetrino sopra un chip di rilevamento della luce identico a quelli utilizzati nelle fotocamere digitali di consumo; poi è illuminato dall'alto. Ciò che registriamo non è un'immagine ma una firma di diffrazione, dice Aydogan Ozcan , un assistente professore di ingegneria elettrica all'UCLA che sta sviluppando il contatore di cellule. A differenza dei microscopi convenzionali, che scattano immagini dettagliate di campioni molto piccoli, la tecnica di diffrazione di Ozcan è rapida ed economica. Le immagini sfocate e pixelate create dal suo contatore di cellule sono di una qualità così bassa che Ozcan non chiama il sistema un microscopio. Ma queste immagini contengono solo informazioni sufficienti per identificare e contare le cellule, che è tutto ciò che è necessario per molte applicazioni diagnostiche cliniche.
Il conteggio delle cellule viene solitamente eseguito utilizzando macchine chiamate citometri a flusso, che costano fino a centinaia di migliaia di dollari. La tecnica deve essere eseguita in laboratorio e richiede più passaggi. I microscopi convenzionali possono anche essere usati per trovare e contare le cellule, ma i microscopi sono costosi e il processo è complesso. Se volessi eseguire lo screening di alcune cellule batteriche in pochi millilitri d'acqua, avresti bisogno di eseguire centinaia di test con un normale microscopio, afferma Ozcan.
Nel metodo di Ozcan, quando la luce passa attraverso un dato tipo di cellula, la luce si diffrange o si piega in modo caratteristico. Ogni tipo di cellula ha una firma di diffrazione unica che dipende dalle sue dimensioni, forma e una qualità ottica chiamata indice di rifrazione. Ozcan ha compilato una libreria di firme di diffrazione caratteristiche per diversi tipi di cellule. Dopo che il suo contatore di cellule ha acquisito un'immagine, consulta rapidamente la sua libreria per determinare il numero di cellule di ciascun tipo nel campione. Questi calcoli non richiedono molta potenza di elaborazione e potrebbero essere eseguiti in un dispositivo mobile come un telefono cellulare, afferma Ozcan.
Il contatore ha un'elevata produttività: sebbene sia in grado di rilevare un piccolo numero di celle, può visualizzare fino a 100.000 celle in un campo visivo di 20 centimetri quadrati in un secondo. Il contatore può, ad esempio, determinare la concentrazione di globuli rossi in un campione di sangue non trattato con una precisione del 90%. La conta dei globuli rossi può essere utilizzata per diagnosticare l'anemia, per monitorare la malaria e per monitorare le risposte dei pazienti alla chemioterapia.
Ciò che [Ozcan] sta facendo ha il potenziale per i dispositivi portatili che funzionano sul campo, afferma Alessandro Revzin , un assistente professore di ingegneria biomedica presso l'Università della California, Davis. Rezvin ha iniziato una collaborazione con Ozcan per sviluppare un test economico basato sulla diffrazione per contare le cellule T nei pazienti con HIV, una misura della salute del sistema immunitario che viene utilizzata per determinare quando iniziare il trattamento farmacologico e se funziona. Ovviamente un'impostazione con risorse scarse è un obiettivo, ma non deve essere utilizzata solo in Africa se si tratta di una tecnologia robusta, afferma Rezvin.
Questa è una tecnica molto pratica, dice Mehmet Fatih Yanik , un assistente professore nel Laboratorio di Ricerca di Elettronica al MIT. Il lavoro di Ozcan può ridurre significativamente i costi e gli sforzi necessari per il conteggio delle cellule, consentendo il suo uso comune anche nei paesi del Terzo mondo per una varietà di applicazioni mediche.
Finora, il gruppo di Ozcan ha sviluppato contatori di cellule prototipo sul banco di laboratorio. Successivamente, dice, convertirà un telefono cellulare in un laboratorio diagnostico mobile estraendo l'obiettivo della fotocamera e inserendo il chip di imaging e un sistema meccanico per caricare i vetrini del microscopio.