智能手機將開(kāi)啟生物醫學(xué)領(lǐng)域下一個(gè)應用平臺

    智能手機是否只能用于通訊、娛樂(lè )？如今，隨著(zhù)智能化時(shí)代的到來(lái)，手機已經(jīng)不單單是用于通訊和娛樂(lè )了，便攜式實(shí)驗室以及增設檢驗檢測功能使得手機變得更為強大，搭載在手機上的智能設備，正刷新著(zhù)以往的研究成果。

細菌的耐藥性檢測
    耐藥細菌的生存能力極強，對抗生素的抵抗能力很高，由于不少偏遠地區缺乏專(zhuān)業(yè)的設備和技術(shù)人員檢測細菌的藥物敏感性，導致像肺炎、敗血癥等高致死率疾病頻頻發(fā)生。為此一個(gè)來(lái)自 UCLA 的團隊開(kāi)發(fā)了一種低成本的簡(jiǎn)易手機附件，能夠自動(dòng)檢測細菌的耐藥性。
    據悉，該附件將手機與 96 孔板連接在一起，通過(guò) LED 燈照亮樣品，再借助手機攝像頭掃描檢測樣品在不同濃度的抗生素藥物下造成的透光率的改變，最后將照片發(fā)送到遠程服務(wù)器進(jìn)行抗生素敏感性檢測，大約 1 分鐘后檢測結果將回傳至手機中。
    根據 UCLA Herry Samueli 工程和應用工程學(xué)院電氣工程及生物工程系教授 Aydogan Ozcan 透露，這種新型檢測方式能夠在廣泛的區域內進(jìn)行實(shí)驗室級別的檢驗，因此極其適用于那些醫療資源匱乏的地區。

便攜式手機實(shí)驗室　

    針對癌癥的檢測曾是一項十分復雜的工作，為了能夠快速得到檢測結果，美國華盛頓州立大學(xué)的 Lei Li 以及他的研究團隊開(kāi)發(fā)出了一種低成本的便攜手機實(shí)驗室，據說(shuō)能夠同時(shí)分析多種樣品來(lái)準確捕獲一種癌癥生物標志物，并給出實(shí)驗室檢測結果。
    該實(shí)驗室主要由智能手機以及一種能夠檢測人白細胞介素 -6 的八通道智能手機光譜儀組成。相比一般的手機光譜儀，Li 團隊開(kāi)發(fā)出的這種多通道光譜儀利用一種常見(jiàn)的被稱(chēng)作酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）的比色測試方法一次能夠檢測高達 8 種不同的樣品，其中 ELISA 將抗體和顏色變化鑒定為疾病標志物。
    Li 表示：該設備能夠讓 8 種不同的樣品進(jìn)行同樣的測試，或者將一種樣品放到 8 個(gè)不同的孔中進(jìn)行 8 種不同的測試，大幅度提高產(chǎn)品檢測的效率，且準確率高達 99%。
　　
手機顯微鏡檢測皮膚癌
    全球大約每年都會(huì )出現 200 萬(wàn)以上的皮膚癌患者，為了幫助部分缺乏高性能顯微鏡的偏遠地區完成對皮膚樣品的癌變檢測，來(lái)自德克薩斯大學(xué)休斯頓健康科學(xué)中心的研究人員基于手機研制出了一種簡(jiǎn)易顯微鏡。
    該手機顯微鏡主要由智能手機以及 3mm 的球透鏡組成，研究人員利用該設備對 1021 份樣本載玻片進(jìn)行了分析，結果顯示，這種智能手機顯微鏡對基底細胞癌的檢出率高達 95.6%，對鱗狀細胞癌的檢出高達 89%。
    綜合來(lái)看，目前該設備主要適用于對非黑色素瘤皮膚癌患者進(jìn)行檢測，準確率高達 90%，而針對黑色素瘤皮膚癌患者的準確率只有 60%，還需要更深入的研究來(lái)增強智能手機的檢測率。但無(wú)論如何，移動(dòng)端設備在皮膚癌領(lǐng)域已展現出了極強的潛力，未來(lái)或許還能作用于更多其他的疾病檢測。

手機定量檢測核酸分子
    檢測疾病分子標記物的方法十分復雜且成本高昂，往往需要在實(shí)驗室中進(jìn)行，大大降低了診斷效率。美國加州理工學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系 Rustem Ismagilov 教授及其團隊正在開(kāi)發(fā)一種現場(chǎng)即時(shí)檢測的診斷技術(shù)，能夠借助手機攝像頭完成定量檢測。
    該技術(shù)使用了一種被稱(chēng)為 SlipChip 的微流體技術(shù)平臺，研究者將特殊的化學(xué)指示劑放入到 SlipChip 設備的微孔中，經(jīng)過(guò)等溫擴增反應后，依據發(fā)生的是陽(yáng)性反應還是陰性反應，微孔會(huì )相應地改變顏色。例如用來(lái)對樣品中的 HCV RNA 分子進(jìn)行計數，那么含有這種 RNA 分子的微孔因該分子在反應期間會(huì )被擴增而變成藍色，而不含這種 RNA 分子的微孔將保持紫色。
    隨后用戶(hù)只需要利用手機拍下整個(gè)反應結果，再根據某種比率測量方式進(jìn)行加工，就能將手機攝像頭檢測到的顏色轉化為一種明確的陽(yáng)性和陰性讀出值。

預防糖尿病足潰瘍
    糖尿病患者往往需要定期檢查以監控足潰瘍的形成，其癥狀主要表現為腳部結構變形、承壓過(guò)大以及血液供應能力差等方面，全球共有近 1.3 億人受到不同程度的影響，嚴重者將面臨截肢風(fēng)險。但潰瘍通常只有在形成后才能被檢測到，這不僅需要耗費大量的治療時(shí)間，同時(shí)也給患者帶來(lái)了更大的經(jīng)濟負擔。為了能夠提前感知患者形成足潰瘍的可能性，來(lái)自以色列耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的 Danny Bavli 及其團隊開(kāi)發(fā)出了一款被稱(chēng)為 SenseGO 的智能可機洗襪子。
    SenseGO 擁有數十個(gè)經(jīng)過(guò)微加工的壓力傳感器，患者由于姿勢不正確、結構變形或不合腳的鞋子導致的腳部承壓變化都會(huì )被記錄為電信號，并傳遞到智能手機上的相關(guān)應用程序中，有系統計算出患者是否有出現足潰瘍的風(fēng)險。Danny Bavli 表示：“通過(guò)這樣一種簡(jiǎn)單有效的預防方式，我們就能夠顯著(zhù)降低糖尿病患者的治療壓力。”
　　
手機 DNA 掃描顯微鏡
    來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校 Howard Hughes 醫學(xué)院的 Aydogan Ozcan 研究團隊研發(fā)出了一種新型手機配件，能將智能手機當做 DNA 掃描顯微鏡使用。
    根據 Ozcan 的介紹，這是一款光學(xué)配件，或者說(shuō)是一個(gè)小型的 3D 打印盒，里面包括鏡頭，濾鏡，支架和激光器二極管等零部件，能夠測量比人類(lèi)發(fā)絲還要細 50000 倍的 DNA 的大小與成像。手機應用利用攝像頭掃描 DNA 分子，并將數據信息傳遞至遠程服務(wù)器完成測量，最后返還測量結果，整個(gè)過(guò)程據說(shuō)不到 10 秒鐘。
    相比貴而笨重的傳統顯微鏡，圍繞智能手機誕生的新型 DNA 檢測技術(shù)不僅節省成本，也進(jìn)一步推動(dòng)了遠程醫療與移動(dòng)醫療的發(fā)展步伐。

診斷 HIV 和梅毒
    像 HIV 和梅毒以及前面提到的癌癥等疾病類(lèi)型往往具有較長(cháng)的潛伏期，等到徹底爆發(fā)再去治療顯然為時(shí)已晚，如果能有一種簡(jiǎn)單方便，隨時(shí)隨地都能進(jìn)行疾病檢測的產(chǎn)品無(wú)疑會(huì )大幅度降低這類(lèi)疾病的危險程度。
    來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的研究人員聯(lián)合研發(fā)了一種低成本的智能手機適配器，只需要 15 分鐘就能完成對 HIV 和梅毒的診斷。他們將一個(gè)達到實(shí)驗室標準的完整免疫檢測程序移植到了該配件中，這種適配器能夠復制基于實(shí)驗室的酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）的所有機械、光學(xué)和電子功能，由手機供電。測試產(chǎn)生的數據將會(huì )通過(guò)手機音頻接口發(fā)送到手機內存。
    根據研發(fā)團隊的測試，他們對該配件進(jìn)行了三重免疫檢測：同時(shí)檢測 HIV 抗體，梅毒螺旋體特異性抗體和針對梅毒的非螺旋體抗體。15 分鐘后的測試結果與實(shí)驗室檢測結果的對比現實(shí)，適配器的 HIV ELISA 和快速血漿反應（梅毒篩選實(shí)驗）的靈敏度達到 92~，特異性達到 79%-，與目前臨床的算法需求一致。
    相比實(shí)驗室中動(dòng)輒上萬(wàn)美元的檢測設備，該適配器輕便小巧功耗低，制造成本僅約 34 美元，同時(shí)根據對相應病患的調查，97% 的患者愿意使用此類(lèi)設備。

移動(dòng)設備將成為生物醫療新接口
    雖說(shuō)上述的各項研究成果還有部分沒(méi)有正式投入使用，且相比實(shí)驗室層面的功能還具有明顯的局限性，但它們都或多或少地反映出了消費類(lèi)電子產(chǎn)品與實(shí)驗室級別醫學(xué)檢測項目結合的雛形。智能手機已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)乃至金融、電商、娛樂(lè )等行業(yè)的接口，生物醫療領(lǐng)域似乎也正在面臨同樣的變革。尤其在國外，這樣的趨勢已經(jīng)變得越發(fā)明顯，人們更傾向于使用手機應用實(shí)現醫療保健功能，移動(dòng)醫療企業(yè)的數量正在逐漸增加，服務(wù)項目也變得更加豐富，未來(lái)或許遠程醫療和移動(dòng)醫療的概念將快速普及，實(shí)體醫療機構也將面臨轉型。
　　

（來(lái)源：粹客網(wǎng)）
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