Ett internationellt team av forskare från University of California, Los Angeles och Braunschweigs tekniska universitet i Tyskland har utvecklat ett tillvägagångssätt för att förbättra känsligheten hos smartphone-baserade fluorescensmikroskop med tio gånger jämfört med tidigare rapporterade mobiltelefonbaserade handhållna mikroskop. Detta är en viktig utveckling mot användning av mobiltelefoner för avancerad mikroskopisk undersökning av prover, avkänning av sjukdomsbiomarkörer, spårning av kroniska tillstånd, och molekylär diagnostik och testning i allmänhet.

Fluorescens är en av de dominerande detekteringsmetoderna för molekylära diagnostiska verktyg och medicinska tester på grund av den känslighet och specificitet som den möjliggör. Smartphonebaserad mikroskopi och avkänningsteknik kräver förbättrad detekteringskänslighet för att möjliggöra kvantifiering av extremt låga koncentrationer av målmolekyler, till exempel, cancer biomarkörer, patogenproteiner eller till och med DNA. Därför, dessa senaste resultat om förbättrad fluorescensmikroskopi med mobiltelefoner är särskilt viktiga för att ge mycket känsliga, mobila och kostnadseffektiva läsare för molekylära diagnostiska tester, som kan påverka globala hälso- och vårdapplikationer.

Känslighetsförbättringen åstadkoms genom att fluorescerande prover placerades på en tunn silverfilm. Även om tjockleken på silverfilmen är cirka 2, 000 gånger tunnare än ett människohår, det är tillräckligt för att öka styrkan hos excitationsljuset, särskilt i närheten av de fluorescerande proverna. Detta uppnås genom att koppla energin från en optisk stråle till plasmoniska vågor (kända som ytplasmonpolaritoner) som bildas av elektronoscillationer i silverfilmen. Denna plasmonikbaserade optiska förbättring resulterade i ett kostnadseffektivt mobiltelefonfluorescensmikroskop som väger cirka 370 gram, inklusive smarttelefonen, och uppnådde repeterbar detektion av enkla kvantpunkter och så få som ~ 50-80 fluoroforer per provpunkt. Jämfört med vanliga bänkskivans fluorescensmikroskop, denna mobila enhet är mer än 20-faldigt billigare och lättare.

"Vi kan nu detektera några tiotals fluoroforer för varje provplats med hjälp av ett billigt fickmikroskop, aktiveras av plasmonik och mobiltelefoner. Detta kommer att skapa många möjligheter för avancerade molekylära tester och diagnostik för att hantera globala hälsoproblem, särskilt i utvecklingsländer, sa Aydogan Ozcan, som ledde forskargruppen vid UCLA och är kanslerprofessor i elektroteknik och bioingenjör och associerad chef för California NanoSystems Institute (CNSI).