Теперь ваш смартфон может видеть то, что не может увидеть невооруженный глаз: один вирус и кусочки материала менее одной тысячной ширины человеческого волоса.
Айдоган Озджан, профессор электротехники и биоинженерии в Школе инженерии и прикладных наук Генри Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и его команда создали портативное приложение для смартфона, которое можно использовать для проведения сложных полевых испытаний для обнаружения вирусов и бактерий. без необходимости громоздких и дорогих микроскопов и лабораторного оборудования. Устройство весит менее полукилограмма.
Эта платформа обработки изображений на базе мобильного телефона может использоваться для специфического и чувствительного обнаружения субволновых объектов, включая бактерии и вирусы, и, следовательно, может позволить применять нанотехнологии и биомедицинские испытания в полевых условиях и даже в удаленных и ресурсных условиях. -ограниченные среды», - сказал Озджан. «Эти результаты также представляют собой первый случай, когда отдельные наночастицы и вирусы были обнаружены с помощью портативной системы визуализации на базе мобильного телефона».
Новое исследование, опубликованное 9 сентября в журнале Американского химического общества ACS Nano, следует за другими недавними изобретениями Оздана, в том числе датчиком аллергенов в пищевых продуктах с камерой мобильного телефона и насадкой для смартфона. которые могут проводить общие тесты почек.
Получение четких изображений таких крошечных объектов, как отдельный вирус или наночастица, затруднено, потому что сила и контрастность оптического сигнала очень низки для объектов, размер которых меньше длины волны света.
В статье ACS Nano Озкан подробно описывает устройство флуоресцентного микроскопа, изготовленное с помощью 3D-принтера, которое содержит цветной фильтр, внешнюю линзу и лазерный диод. Диод освещает жидкие или твердые образцы под крутым углом примерно 75 градусов. Это наклонное освещение позволяет избежать обнаружения рассеянного света, который в противном случае мешал бы предполагаемому флуоресцентному изображению.
Используя это устройство, которое подключается непосредственно к модулю камеры на смартфоне, команда Оздана смогла обнаружить отдельные частицы человеческого цитомегаловируса (ЦМВ). ЦМВ является распространенным вирусом, который может вызывать врожденные дефекты, такие как глухота и повреждение головного мозга, и может ускорить смерть взрослых, которым пересадили органы, которые инфицированы вирусом ВИЧ или чья иммунная система ослаблена по другим причинам. Размер одной частицы HCMV составляет около 150-300 нанометров; толщина человеческого волоса примерно 100 000 нанометров.
В отдельном эксперименте команда Озкана также обнаружила наночастицы - специально помеченные флуоресцентные шарики из полистирола - размером 90-100 нанометров.
Чтобы проверить эти результаты, исследователи в лаборатории Озкана использовали другие устройства обработки изображений, в том числе сканирующий электронный микроскоп и конфокальный микроскоп для подсчета фотонов. Эти эксперименты подтвердили выводы, сделанные с помощью нового устройства обработки изображений на базе мобильного телефона.
Озджан является главным исследователем исследования. Первым автором статьи ACS Nano является Циншан Вей, научный сотрудник с докторской степенью в лаборатории Оздана и в Калифорнийском институте наносистем Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (CNSI), где Озджан является заместителем директора. Другие соавторы включают Hangfei Qi и Ting-Ting Wu из Департамента молекулярной и медицинской фармакологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Wei Luo, Derek Tseng, Zhe Wan и Zoltan Gorocs из электротехнического факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Со Юнг Ки с факультета химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Лоран Бентолила из CNSI и факультета химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; и Рен Сан из Департамента молекулярной и медицинской фармакологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и CNSI.