Forskeres smartphonemikroskop kan opdage en enkelt virus, nanopartikler

(Phys.org) – Din smartphone kan nu se, hvad det blotte øje ikke kan:En enkelt virus og stykker materiale mindre end en tusindedel af bredden af ​​et menneskehår.

Aydogan Ozcan, en professor i elektroteknik og bioingeniør ved UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, og hans team har skabt en bærbar smartphone-vedhæftning, der kan bruges til at udføre sofistikeret felttest for at detektere vira og bakterier uden behov for omfangsrige og dyre mikroskoper og laboratorieudstyr. Enheden vejer mindre end et halvt pund.

"Denne mobiltelefonbaserede billeddannelsesplatform kunne bruges til specifik og følsom detektion af objekter med underbølgelængde, inklusive bakterier og vira og derfor kunne gøre det muligt at praktisere nanoteknologi og biomedicinsk test i felten og endda i fjerntliggende og ressourcebegrænsede miljøer, "Ozcan sagde. "Disse resultater udgør også første gang, at enkelte nanopartikler og vira er blevet opdaget ved hjælp af en mobiltelefon-baseret, felt-bærbart billedbehandlingssystem."

Den nye forskning, offentliggjort den 9. september i American Chemical Societys tidsskrift ACS Nano , kommer i hælene på Ozcans andre nylige opfindelser, inklusive en mobiltelefon-kamera-aktiveret sensor for allergener i fødevarer og en smartphone-tilslutning, der kan udføre almindelige nyretest.

Det er vanskeligt at tage klare billeder af objekter så små som en enkelt virus eller en nanopartikel, fordi den optiske signalstyrke og kontrast er meget lav for objekter, der er mindre end lysets bølgelængde.

I ACS Nano-papiret, Ozcan beskriver en fluorescerende mikroskopenhed fremstillet af en 3-D printer, der indeholder et farvefilter, en ekstern linse og en laserdiode. Dioden oplyser flydende eller faste prøver i en stejl vinkel på ca. 75 grader. Denne skrå belysning undgår detektering af spredt lys, der ellers ville forstyrre det tilsigtede fluorescerende billede.

Ved at bruge denne enhed, som tilsluttes direkte til kameramodulet på en smartphone, Ozcans team var i stand til at detektere enkelte humane cytomegalovirus (HCMV) partikler. HCMV er en almindelig virus, der kan forårsage fødselsdefekter såsom døvhed og hjerneskade og kan fremskynde døden for voksne, der har fået organimplantater, som er inficeret med HIV-virus eller hvis immunforsvar på anden måde er blevet svækket. En enkelt HCMV-partikel måler omkring 150-300 nanometer; et menneskehår er omkring 100, 000 nanometer tyk.

I et separat eksperiment, Ozcans team opdagede også nanopartikler - specielt markerede fluorescerende perler lavet af polystyren - så små som 90-100 nanometer.

For at verificere disse resultater, forskere i Ozcans laboratorium brugte andre billedbehandlingsenheder, inklusive et scanningelektronmikroskop og et fotontællende konfokalmikroskop. Disse eksperimenter bekræftede resultaterne ved hjælp af den nye mobiltelefon-baserede billedbehandlingsenhed.