加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)研究人員們最近開發(fā)出一種新的手機附件設(shè)備，能將任何智能手機變成一款DNA掃描熒光顯微鏡。這項創(chuàng)新可望對于醫(yī)療診斷帶來深遠(yuǎn)影響，并再次展現(xiàn)如何有效利用智能手機來降低醫(yī)療成本，以及為開發(fā)中國家?guī)硐冗M(jìn)的醫(yī)療診斷技術(shù)。

　　這款智能手機的附件包括一個外部透鏡、薄膜干涉濾光器、可微調(diào)的微型楔形榫頭支架，以及雷射二極管，全部封裝在一個以3D打印的小型方盒中，并整合成一款手持式熒光顯微鏡。

　　“DNA單分子在拉長時的寬度約2nm，”UCLA霍華德.休斯醫(yī)學(xué)院(HHMI)教授Aydogan Ozcan表示，“以透視來看，它使DNA較人的發(fā)絲還細(xì)約50,000倍。目前，為單個DNA分子進(jìn)行成像需要昂貴又龐大的光學(xué)顯微鏡工具，使其幾乎僅限于先進(jìn)的實驗室設(shè)置才能進(jìn)行。相形之下，這款適用于個人手機的附件設(shè)備顯然就沒那么昂貴了。”

　　雖然其他“智能手機變身顯微鏡”的設(shè)備也能夠成像出較大規(guī)模的對象，例如細(xì)胞;但是，Ozcan的研究團隊最新開發(fā)出的這款智能手機光學(xué)附件，則是首款可成像DNA單分子纖薄鏈以及調(diào)整其大小的設(shè)備。

　　該設(shè)備主要用于遠(yuǎn)程的實驗室設(shè)置，以診斷不同類型的癌癥與神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如阿爾茲海默癥(Alzheimer)，以及偵測傳染病的抗藥性。為了利用手機上的相機，首先必須以熒光標(biāo)記隔絕以及標(biāo)示所需的DNA。Ozcan表示，如今，這種實驗室程序已經(jīng)能在偏遠(yuǎn)地區(qū)以及資源有限的環(huán)境下進(jìn)行了。

　　為了掃描DNA，研究團隊開發(fā)出可執(zhí)行在同一支智能手機上的運算接口，以及一款Windows智能應(yīng)用程序。掃描后的信息可被傳送至遠(yuǎn)程Ozcan實驗室中的服務(wù)器，然后測量DNA分子長度。在聯(lián)機可靠可情況下，完整的數(shù)據(jù)處理過程只需要10秒鐘的時間。

　　在Ozcan的實驗室中，研究人員們成像熒光標(biāo)記與拉伸DNA節(jié)段，為該設(shè)備的準(zhǔn)確度進(jìn)行測試。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)它能夠可靠地倍增10,000個堿基對或更長的DNA節(jié)段(堿基對是構(gòu)成DNA的基本結(jié)構(gòu)單元)。許多重要的基因都落在這個大小范圍，包括為金黃色葡萄球菌與其他細(xì)菌提供抗生素抗藥性的細(xì)菌基因 ，大約有14,000個堿基對長。

　　然而，由于較短節(jié)段時的訊噪比(SNR)偵測減少以及明顯差異，智能手機顯微鏡在5,000或更短堿基對節(jié)段時的準(zhǔn)確度急速下降。這時，必須將該設(shè)備的現(xiàn)有透鏡置換成更高數(shù)倍數(shù)，就可以輕易地解決這個問題。

　　除了用于定點照護(hù)診斷，Ozcan建議該平臺也可用于區(qū)別高分子量的DNA節(jié)段，從而有助于解決使用傳統(tǒng)凝膠電泳的問題——在生物化學(xué)和分子生物學(xué)中，這種凝膠電泳經(jīng)常用來擴展DNA與RNA節(jié)段。接下來，Ozcan及其研究團隊計劃測試該領(lǐng)域的其他組件，進(jìn)一步偵測與瘧疾有關(guān)的抗藥性。