Håndholdt spektralanalysator gør smartphonen til et diagnostisk værktøj

Forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign har udviklet teknologi, der gør det muligt for en smartphone at udføre laboratoriediagnostiske tests, der typisk kræver store, dyre instrumenter. Koster kun $ 550, den spektrale transmissions-reflektans-intensitet (TRI) -analysator fra Bioengineering og Electrical &Computer Engineering Professor Brian Cunninghams laboratorium fastgøres til en smartphone og analyserer patientblod, urin, eller spytprøver lige så pålideligt som klinikbaserede instrumenter, der koster tusindvis af dollars.

"Vores TRI -analysator er som den schweiziske hærkniv af biosensering, "sagde Cunningham, Donald Biggar Willett professor i teknik og direktør for Micro + Nanotechnology Lab i Illinois. "Det er i stand til at udføre de tre mest almindelige typer test inden for medicinsk diagnostik, så i praksis, tusinder af allerede udviklede tests kunne tilpasses det. "

I et nyligt udgivet papir, Cunninghams team brugte TRI Analyzer til at udføre to kommercielt tilgængelige assays-en test for at påvise en biomarkør forbundet med fødsel før graviditet hos gravide og PKU-testen for nyfødte til indirekte at påvise et enzym, der er vigtigt for normal vækst og udvikling. Deres testresultater var sammenlignelige med dem, der blev erhvervet med spektrometerinstrumenter i klinisk kvalitet.

"TRI -analysatoren er mere et bærbart laboratorium end en specialiseret enhed, "sagde Kenny Long, en MD/ph.d. -studerende og hovedforfatter af forskningsstudiet.

Blandt de mange diagnostiske tests, der kan tilpasses deres point-of-care smartphone-format, Long sagde, er et enzymbundet immunosorbentassay (ELISA), som detekterer og måler en lang række proteiner og antistoffer i blod og er almindeligt anvendt til en lang række sundhedsdiagnostiske tests. Systemet er i stand til at detektere output fra enhver test, der bruger en væske, der ændrer farve, eller en væske, der genererer lysoutput (f.eks. fra fluorescerende farvestoffer).

TRI Analyzer fungerer ved at konvertere smartphonekameraet til et højtydende spektrometer. Specifikt, analysatoren belyser en prøvevæske med telefonens interne hvide LED -blitz eller med en billig ekstern grøn laserdiode. Lyset fra prøven opsamles i en optisk fiber og ledes gennem et diffraktionsgitter ind i telefonens bagudvendte interne kamera. Disse optiske komponenter er alle arrangeret i en 3D-trykt plastholder.

TRI -analysatoren kan samtidigt måle flere prøver ved hjælp af en mikrofluidpatron, der glider gennem en åbning bag på holderen. Denne evne til hurtigt og pålideligt at analysere flere prøver gør analysatoren velegnet til patienter, der mangler bekvem adgang til en klinik eller et hospital med diagnostiske testfaciliteter eller til patienter med akutte sundhedssituationer, der kræver hurtige resultater.

"Vores analysator kan scanne mange tests i en rækkefølge ved at skubbe patronen forbi aflæsningshovedet, på samme måde som den måde, hvorpå kreditkort med magnetstrimmel skubbes, "sagde Long.

Ud over dets applikationer inden for sundhedsdiagnostik, Cunningham sagde, at TRI-analysatoren også kan anvendes til anvendelsesområder, der omfatter dyresundhed, miljøovervågning, test af lægemidler, produktionskvalitetskontrol, og fødevaresikkerhed. Den patenterede teknologi er tilgængelig for licens.

Et papir, der beskriver resultaterne i detaljer, med titlen "Multimode smartphone biosensing:transmissionen, afspejling, og intensitetsspektral TRI -analysator, "udkommer i et kommende nummer af Lab on a Chip .