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3D打印智能手机装置可检测艾滋病

2015-07-29 15:12
Radow
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  随着3D打印技术的快速发展,3D打印已渗透到医疗领域。如今,一个突破性的诊断工具——酶联免疫吸附测定(ELISA)的应用,使得现代社会的医疗机构相当有效。    

  目前,当涉及到有关的病毒和细菌诊断,比如肝炎、西尼罗河病毒、艾滋病病毒、疱疹、麻疹和流行性腮腺炎,通过ELISA的应用,通常情况下测试在几天之内就可以完成,只需通过抽血,并使用大型设备测试特定的抗原即可。但是,目前的ELISA机器非常大,通常在一些大型的临床实验室里才有。

  而那些发展中国家或贫困地区通常无力购买安装这样的机器,但是这些地区检测病毒和细菌的需求反而更加迫切。可以说如果在发展中国家有了像ELISA这样快速准确的检测仪器,可能会拯救数以百万计的生命。为了解决这一问题,日前美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的加州纳米系统研究所科研人员开发出了一种新的3D打印智能手机装置,可以快速读取原本只有那些大型、昂贵的机器才能读取的ELISA托盘。

  在一份题为《基于手机的手持式酶标仪——酶联免疫吸附测定的现场测试(Cellphone-Based Hand-Held Microplate Reader for Point-of-Care Testing of Enzyme-Linked Immunosorbent Assays)》的报告中,研究人员在加州纳米系统研究所副主任Aydogan Ozcan、生物工程教授Dino Di Carlo和UCLA医疗系统 临床微生物学副主任 Omai Garner的领导下,介绍了这个使用效果很好、准确性很高的新装置。

  “基于ELISA的标准微孔板被广泛用于各种纳米医学、分子传感和疾病筛查等方面的应用,并且这种微孔板的批量分析与非批量/非标准测试相比显著减少了每名患者的诊断成本。”研究指向出,“然而,它们的使用由于需要一些大型而且昂贵的读取仪器而受到限制 。为了缓解这一问题,我们创造了一个基于手机的低成本手持式比色酶标仪,这种仪器使用了3D打印的光学机械来固定一个96孔板,并用LED阵列照亮它。”

  目前研究人员做出的这个装置是基于一台诺基亚Lumia 1020智能手机的。据了解,这个手机加装了一个3D打印的附件,并通过云与UCLA的服务器连接。它用LED阵列照亮ELISA板。然后光会通过孔板上的96个小孔透出,并进入孔下面的96根光纤,如此收集来的数据通过手机上一个定制的app被发送到UCLA的服务器中。然后,该服务器使用一种特殊的学习算法来检测每个孔接收到的图像,然后计算出平均值、标准偏差、最大值、最小值和最大最小差,并将结果提交给医学专业人员。

  “我们在一个临床卫生物研究所里使用经过FDA批准的腮腺炎病毒IgG、麻疹病毒IgG抗体、和单纯疱疹病毒IgG(HSV-1和HSV-2)成功地对该移动平台进行了ELISA测试。这次测试分别使用了567个和571个病人样本以进行普通测试和盲测,对于以上四种病毒(腮腺炎病毒、麻疹病毒、HSV-1和HSV-2)分别取得了99.6%、98.6%、99.4%和99.4%的准确率。”研究人员写道,“这种高性价比的手持式平台,可帮助医护人员预防高发疾病或通过现场检测跟踪疫苗接种,即使在资源贫乏的地区。”

  看上去相当简单的设备,却有效地将3D打印、智能手机和云计算技术结合在一起,获得了相当惊人的结果。使得偏远地区也能够享受到最新的医疗技术。该研究团队希望将这一可靠的诊断工具推广到世界各个发展中地区,以造福当地的人民。

 

 

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