Forskare har utvecklat en billig mikroskopisk avbildningsenhet som är liten nog att passa på en kameralins på en smartphone, med potential att göra mobil medicinsk diagnostik av sjukdomar överkomlig och tillgänglig.

Forskning publicerad idag i ACS Photonics från forskare vid University of Melbourne och Australian Research Council Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS), hjälper till att miniatyrisera fasbildsteknik med hjälp av metasytor, som bara är några hundra nanometer tjocka - cirka 350 gånger tunnare än tjockleken på ett människohår – alltså tillräckligt liten för att passa i linsen på en smartphone eller annan liten kamera.

Upptäckten av sjukdomar bygger ofta på optisk mikroskopteknik för att undersöka förändringar i biologiska celler. För närvarande innebär dessa undersökningsmetoder vanligtvis färgning av cellerna med kemikalier i en laboratoriemiljö samt att använda specialiserade "fasbildande" mikroskop. Dessa syftar till att synliggöra osynliga aspekter av en biologisk cell, så att det blir möjligt att upptäcka sjukdomar i ett tidigt skede. Fasavbildningsmikroskop är dock skrymmande och kostar tusentals dollar, vilket gör dem utom räckhåll för avlägsna medicinska metoder.

Förutom att tillhandahålla resurser för avlägsna medicinsk praxis, kan den här nya tekniken en dag leda till sjukdomsdetektering hemma, där patienten kan få sitt eget prov genom saliv eller ett nålstick av blod och sedan överföra en bild till ett laboratorium var som helst i världen. Labbet kunde sedan analysera och diagnostisera sjukdomen.

Ledande forskare vid University of Melbourne, Dr. Lukas Wesemann, sa att liknande dyra fasavbildningsmikroskop kan dessa metasytor manipulera ljuset som passerar genom dem för att göra annars osynliga aspekter av objekt som levande biologiska celler synliga.

"Vi tillverkade vår metayta med en rad små nanorods på en plan yta, arrangerade på ett sådant sätt att en osynlig egenskap hos ljus, som kallas dess 'fas', förvandlas till en normal bild som är synlig för det mänskliga ögat, eller konventionella kameror, " sa Dr Wesemann.

"Dessa fasbildande metasytor skapar pseudo-3D-bilder med hög kontrast utan behov av datorefterbehandling.

"Att göra medicinska diagnostiska apparater mindre, billigare och mer bärbara kommer att hjälpa missgynnade regioner att få tillgång till sjukvård som för närvarande endast är tillgänglig för första världens länder."

Medförfattare, TMOS Chief Investigator och University of Melbourne Professor Ann Roberts, sa att det var ett spännande genombrott inom fasbildsområdet.

"Det är bara toppen av isberget när det gäller hur metasytor helt kommer att ombilda konventionell optik och leda till en ny generation av miniatyriserade enheter." + Utforska vidare

Nanofotonik förbättrat täckglas för fasavbildning inom biologi