Мощный пластиковый микроскоп открывает возможности диагностики в сельских районах

Для идентификации лимфоцитов, моноцитов и гранулоцитов в образцах цельной крови, окрашенной акридиновым оранжевым, был изготовлен недорогой миниатюрный ахроматический микроскоп.

Дифференцированный подсчет белых кровяных клеток (лейкоцитов) является одним из компонентов полного анализа крови, выполняемого для стандартного исследования крови. 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