Smartphones kan ge oss vägbeskrivningar när vi går vilse, skicka foton och videor till våra vänner på bara några sekunder, och till och med hjälpa oss att hitta den bästa hamburgaren i en rad på tre mil. Men forskare från University of Houston använder smartphones för en annan mycket viktig funktion:diagnos av sjukdomar i realtid.

Forskarna utvecklar ett diagnossystem för sjukdomar som erbjuder resultat som bara kan läsas med en smartphone och en objektivfäste på 20 dollar.

Systemet är tanken på Jiming Bao, biträdande professor i el- och datateknik, och Richard Willson, Huffington-Woestemeyer professor i kemisk och biomolekylär teknik. Det skapades genom bidrag från National Institutes of Health och The Welch Foundation, och presenterades i februari i ACS Photonics .

Denna nya enhet, som i stort sett alla diagnostiska verktyg, förlitar sig på specifika kemiska interaktioner som bildas mellan något som orsakar en sjukdom - ett virus eller bakterier, till exempel - och en molekyl som bara binder till den enda saken, som en sjukdomsbekämpande antikropp. En bindning som bildas mellan strep -bakterier och en antikropp som endast interagerar med strep, till exempel, kan stödja en järnklädd diagnos.

Tricket är att hitta ett sätt att snabbt upptäcka dessa kemiska interaktioner, billigt och enkelt. Lösningen som Bao och Willson föreslår innebär en enkel glasskiva och en tunn guldfilm med tusentals hål i.

Att skapa denna bild är i sig en prestation. Denna uppgift, ledd av Bao, börjar med en vanlig bild täckt av ett ljuskänsligt material som kallas fotoresist. Han använder sedan en laser för att skapa en serie interferensfransar - i princip linjer - på bilden, och roterar den sedan 90 grader och skapar ytterligare en serie störningar. Korsningarna mellan dessa två uppsättningar linjer skapar ett nätmönster av UV -exponering på fotoresisten. Fotoresisten utvecklas sedan och tvättas bort.

Medan det mesta av bilden sedan rensas, fläckarna omgivna av skärande laserlinjer - "hålen" i fisknätet - förblir täckta, i grunden bildar pelare av fotoresist.

Nästa, han utsätter objektglaset för förångat guld, som fästs på fotoresist och den omgivande rena glasytan. Bao utför sedan ett förfarande som kallas lift-off, som i huvudsak tvättar bort fotoresistpelarna och guldfilmen fäst vid dem.

Slutresultatet är en glasskiva täckt av en guldfilm med ordnade rader och kolumner med genomskinliga hål där ljus kan passera igenom.

Dessa hål, mäter cirka 600 nanometer vardera, är nyckeln till systemet. Willson och Baos enhet diagnostiserar en sjukdom genom att blockera ljuset med en sjukdom-antikroppsbindning-plus några ytterligare ingredienser.

Här kommer Willson in. En internationellt känd biomolekylär ingenjör, Willson börjar med att placera sjukdomsantikroppar i hålen, där de lockas till att fastna på glasytan. Nästa, han rinner ett biologiskt prov över objektglaset. Om provet innehåller bakterier eller virus som söks, det kommer att binda sig med antikroppen i hålet.

Bara detta band, fastän, blockerar inte ljuset. "Det som binder till antikroppen är förmodligen inte tillräckligt stort och grått för att mörka det här hålet, så du måste hitta ett sätt att mörka det på något sätt, Sa Willson.

Willson uppnår detta genom att flöda en andra omgång antikroppar som binder till bakterierna över objektglaset. Bifogade till dessa antikroppar är enzymer som producerar silverpartiklar när de utsätts för vissa kemikalier. Med den här andra uppsättningen antikroppar nu fäst till alla bakterier i hålen, Willson utsätter sedan hela systemet för de kemikalier som uppmuntrar till silverproduktion.

Cirka 15 minuter senare sköljer han av bilden. Tack vare guldets kemiska egenskaper, silverpartiklarna i hålen kommer att förbli på plats, helt blockerar ljus.

Här kommer smarttelefonen in. En av fördelarna med detta system är att resultaten kan läsas med enkla verktyg. Ett grundläggande mikroskop som används i grundskolans klassrum, Willson sa, ger tillräckligt med ljus och förstoring för att visa om hålen är blockerade. Med några små tweaks, en liknande läsning kan nästan säkert göras med en telefonkamera, blixt och ett fästbart objektiv.

Detta system, sedan, lovar avläsningar som är prisvärda och lätta att tolka.

"Några av de mer avancerade diagnossystemen behöver $ 200, 000 instrument för att läsa resultaten, "sa Willson." Med detta, du kan lägga till $ 20 till en telefon du redan har och du är klar. "

Det finns fortfarande stora tekniska hinder att rensa innan systemet kan rullas ut, Willson noterade. En av de största utmaningarna är att hitta ett sätt att driva bakterierna och virusen i provet ner till objektglasets yta för att säkerställa de mest exakta resultaten.

Men om dessa problem övervinns, systemet skulle vara ett utmärkt verktyg för vårdgivare på området.

På platsen för en industriolycka, till exempel, hålen på en enda bild kan fyllas med molekyler som binder till 10 potentiella föroreningar, så att svarsteam snabbt kan bedöma situationen. I ekonomiskt missgynnade områden, ett sådant system kan användas för att screena stora grupper av människor för omfattande och allvarliga hälsoproblem, som diabetes.

"Det finns många situationer där ett prisvärt diagnostiskt verktyg som är enkelt att använda och enkelt att tolka kan vara mycket användbart, "sa Willson." Om både dina engångsartiklar och din läsare är billiga, det gör det mycket lättare att utvidga ditt system till den verkliga världen. "