I microscopi a fluorescenza utilizzano una tecnologia che consente loro di svolgere compiti non facili da realizzare con i normali microscopi ottici, comprese le molecole di DNA di imaging per rilevare e diagnosticare il cancro, disturbi del sistema nervoso come il morbo di Alzheimer, e farmacoresistenza nelle malattie infettive.
Questi microscopi funzionano etichettando i campioni con molecole fluorescenti che vengono "eccitate" con un laser. Questo processo emette una luce colorata diversa che il microscopio rileva e utilizza per creare immagini di campioni etichettati in modo fluorescente, visualizzare oggetti che sono da 100 a 1000 volte più piccoli del diametro di un capello umano. Questi microscopi fluorescenti sono costosi, ingombrante e relativamente complicato, tipicamente rendendoli disponibili solo nei laboratori ad alta tecnologia.
Ora i ricercatori del California NanoSystems Institute dell'UCLA hanno riportato la prima dimostrazione di imaging e misurazione delle dimensioni delle singole molecole di DNA utilizzando un dispositivo leggero e compatto che converte un normale smartphone in un microscopio a fluorescenza avanzato.
Guidato da Aydogan Ozcan, direttore associato dell'UCLA California NanoSystems Institute e professore di ingegneria elettrica e bioingegneria presso l'UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, il team di ricerca ha pubblicato i suoi risultati online il 10 dicembre sulla rivista ACS Nano .
L'unità di microscopia mobile è un economico, Dispositivo ottico stampato in 3D che utilizza la fotocamera del telefono per visualizzare e misurare la lunghezza dei filamenti di DNA a singola molecola. Il dispositivo include un accessorio che crea un contrasto elevato, impostazione dell'imaging in campo scuro utilizzando un obiettivo esterno economico, filtri interferenziali a film sottile, uno stadio a coda di rondine in miniatura e un diodo laser che eccita le molecole di DNA marcate in modo fluorescente.
Il dispositivo include anche un'app che collega lo smartphone a un server dell'UCLA, che misura le lunghezze delle singole molecole di DNA. Le molecole sono etichettate e allungate su chip usa e getta che si adattano all'attacco dello smartphone.
L'applicazione trasmette le immagini grezze al server, che misura rapidamente la lunghezza di ciascun filamento di DNA. I risultati del rilevamento del DNA e della misurazione della lunghezza possono essere visualizzati sul telefono cellulare e sui computer remoti collegati al server UCLA.
"La capacità di tradurre queste e altre tecniche di microscopia e rilevamento esistenti in dispositivi portatili sul campo, strumenti economici e ad alto rendimento possono rendere possibili una miriade di nuove applicazioni per la medicina point-of-care e la salute globale, " disse Ozcan, che è anche professore HHMI presso l'Howard Hughes Medical Institute. Ha continuato dicendo che questi dispositivi potrebbero avere un impatto positivo di vasta portata sugli sforzi di ricerca e istruzione nei paesi in via di sviluppo o nelle istituzioni con risorse limitate, aiutando a democratizzare strumenti scientifici avanzati e strumenti di misurazione.
Il laboratorio di Ozcan è specializzato in imaging computazionale, dispositivi di rilevamento e diagnostica per varie applicazioni di telefonia mobile e telemedicina e il loro lavoro precedente include l'analisi rapida di campioni alimentari per allergeni, campioni di acqua per metalli pesanti e batteri, conta delle cellule nei campioni di sangue e utilizzo di Google Glass per elaborare i risultati dei test diagnostici. Il primo autore di questa ricerca è Qingshan Wei, un ricercatore post-dottorato presso UCLA Engineering e CNSI, che ha lavorato presso il laboratorio di Ozcan sulla microscopia fluorescente basata su telefoni cellulari e sulle sue applicazioni biomediche e ambientali.
