Nyt nanoteknologisk billeddannelsesværktøj kan muliggøre diagnose af sygdom på smartphone

Forskere har udviklet en lavpris mikroskopisk billedbehandlingsenhed, der er lille nok til at passe på en smartphone-kameralinse, med potentiale til at gøre mobil medicinsk diagnose af sygdomme overkommelig og tilgængelig.

Forskning offentliggjort i dag i ACS Photonics fra forskere ved University of Melbourne og Australian Research Council Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS), hjælper med at miniaturisere fase-billedteknologi ved hjælp af metaoverflader, som kun er et par hundrede nanometer tykke - omkring 350 gange tyndere end tykkelsen af ​​et menneskehår – altså lille nok til at passe i linsen på en smartphone eller et andet lille kamera.

Påvisningen af ​​sygdomme er ofte afhængig af optisk mikroskopteknologi til at undersøge ændringer i biologiske celler. I øjeblikket involverer disse undersøgelsesmetoder sædvanligvis farvning af cellerne med kemikalier i et laboratoriemiljø samt brug af specialiserede "fase-billeddannelses" mikroskoper. Disse har til formål at gøre usynlige aspekter af en biologisk celle synlige, så tidlig påvisning af sygdom bliver mulig. Fase-billeddannelsesmikroskoper er dog omfangsrige og koster tusindvis af dollars, hvilket gør dem uden for rækkevidde af fjernmedicinske praksisser.

Ud over at give ressourcer til fjernmedicinsk praksis, kan denne nye teknologi en dag føre til sygdomsdetektion i hjemmet, hvor patienten kan få deres egen prøve gennem spyt eller et nålestik af blod og derefter sende et billede til et laboratorium hvor som helst i verdenen. Laboratoriet kunne derefter analysere og diagnosticere sygdommen.

Ledende forsker, University of Melbourne, Dr. Lukas Wesemann sagde, at i lighed med dyre fase-billeddannende mikroskoper, kan disse metaoverflader manipulere lyset, der passerer gennem dem, for at gøre ellers usynlige aspekter af objekter som levende biologiske celler synlige.

"Vi fremstillede vores metasflade med en række små nanorods på en flad overflade, arrangeret på en sådan måde, at de forvandler en usynlig egenskab af lys, kaldet dets 'fase', til et normalt billede, der er synligt for det menneskelige øje, eller konventionelle kameraer, " sagde Dr. Wesemann.

"Disse fase-billeddannende metasurfacer skaber pseudo-3D-billeder med høj kontrast uden behov for computerefterbehandling.

"At gøre medicinsk diagnostisk udstyr mindre, billigere og mere bærbart vil hjælpe ugunstigt stillede regioner med at få adgang til sundhedspleje, som i øjeblikket kun er tilgængeligt for førsteverdenslande."

Medforfatter, TMOS Chief Investigator og University of Melbourne professor Ann Roberts, sagde, at det var et spændende gennembrud inden for fase-billeddannelse.

"Det er kun toppen af ​​isbjerget i forhold til, hvordan metasurfaces fuldstændig vil genskabe konventionel optik og føre til en ny generation af miniaturiserede enheder." + Udforsk yderligere

Nanofotonik forbedret dækglas til fasebilleddannelse i biologi