Мощный пластиковый микроскоп открывает возможности диагностики в сельских районах

Дифференцированный подсчет лейкоцитов имеет большое значение в пункте оказания медицинской помощи в процессе скрининга на количественные отклонения в морфологически нормальных популяциях лейкоцитов – состояние, которое может возникнуть при некоторых инфекционных заболеваниях.

Биоинженеры Университета Райса (Хьюстон, штат Техас, США) разработали миниатюрный ахроматический микроскоп, оптимизированный для максимума пика излучения акридинового оранжевого, связанного с ДНК и рибонуклеиновой кислотой (РНК) при 525 нм и 650 нм соответственно. Устройство было специально создано для наблюдения и классификации лейкоцитов в неразбавленных образцах цельной крови, окрашенных акридиновым оранжевым. За счет оптимизации микроскопа для этих пиков излучения ученые смогли определить количество лейкоцитов в образце, состоящем лишь из 20 мкл красителя, 20 мкл цельной крови и предметного стекла с покровным стеклом. Специализированный микроскоп был изготовлен из пластика с помощью алмазно-токарного станка для быстрого прототипирования. Эта технология позволяет производить пластиковые линзы с шероховатостью поверхности оптического качества.

Пластиковые подложки для линз были тщательно подобраны, чтобы свести к минимуму отверстную хроматическую аберрацию. Пластиковый объектив встроен в полностью пластиковый корпус, напечатанный на 3D-принтере. После изначальной настройки объектива на необходимое рабочее расстояние, с использованием напечатанной на 3D-принтере оптомеханики, система не требует каких-либо дополнительных ручных настроек для перефокусировки оптики между различными образцами. Поскольку образец состоит из флуоресцентно окрашенной неразбавленной крови, только одно поле зрения необходимо, чтобы захватить статистически значимую информацию о более чем 100 лейкоцитах в поле зрения по отношению к количеству различных типов лейкоцитов. Цифровой микроскоп классифицирует типы лейкоцитов (лимфоциты, моноциты, гранулоциты) на основе отношения интенсивности красного к зеленому свету в пределах каждой клетки, а не на основе морфологии.

Создание прототипа микроскопа, который также включает в себя источник света со светодиодной подсветкой, блок питания, блок управления, оптическую систему и датчик изображения, обошлось в сумму менее 3000 долларов США. Ученые считают, что при производстве более 10 000 штук цена упадет примерно до 600 долларов США за каждую единицу, стоимость каждого теста в этом случае будет несколько центов. Доктор философии и адъюнкт-профессор Томаш Ткачук (Tomasz Tkaczyk), старший автор исследования, заявил: "Одним из ведущих аспектов проекта является стоимость образца или его подготовки. Многие системы, которые работают в пунктах оказания медицинской помощи, используют достаточно дорогие картриджи. Целью данного исследования является создание возможности для людей в малообеспеченных районах получить необходимое им тестирование по адекватной цене". Исследование было представлено на конференции Frontiers in Optics 2015, проведенной с 18 по 22 октября 2015 года в Сан-Хосе (штат Калифорния, США).

Ссылки пол теме:
Университет Райса