Голографический микроскоп делает диагностику болезней проще и дешевле

Система использует простое оптическое оборудование и бесконтактный микроскоп, а также сложные алгоритмы, которые помогают воспроизвести изображения образцов тканей. Технология была разработана Айдоганом Озканом, профессором электротехнической и компьютерной инженерии и биоинженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и Раджаном Кулкарни, доцентом медицины и дерматологии Медицинской школы Дэвида Геффена в Лос-Анджелесе.

Биопсия ткани широко используется в качестве «золотого стандарта» для диагностики таких болезней, как рак и воспалительные заболевания. Но это исследование дорогое и сложное, а также требует наличия специализированного лабораторного оборудования. При стандартной биопсии для исследования берется ткань, толщиной около одной десятой толщины человеческого волоса, и окрашивается красителями. После этого врачи могут под микроскопом обнаружить аномалии и пораженные клетки. Но таким способом одновременно может анализироваться только небольшое количество образцов ткани.

Исследователи использовали метод, называемый Clarity — он делает ткань прозрачной или «очищает» ее, удаляет жир и оставляет белки и ДНК. Обычно этот метод требует использования флуоресцентных красителей, которые могут быть дорогостоящими и со временем обесцвечиваются. Вместо них исследователи из Лос-Анджелеса использовали цветные светопоглощающие красители, которые можно исследовать под обычным микроскопом, а также они не теряют цвет со временем.

Наконец, вместо специального микроскопа для клинических исследований, который может стоить более $50 тысяч — ученые разработали новое устройство, голографический бесконтактный микроскоп. В совокупности всех входящих в него устройств, оно обойдется всего в несколько сотен долларов.

Кроме того, новое устройство позволяет использовать образцы тканей толщиной 0,2 миллиметра — в 20 раз более «толстые», чем типичные образцы для биопсии. Их также можно получить с использованием более дешевого и простого оборудования.

Это работает так: очищенная ткань помещается в небольшой контейнер на кремниевом чипе, который содержит миллионы фотодетекторов. Когда свет попадает на образец ткани, тени падают на чип и образуют голограмму образца ткани. Затем исследователи улучшают разрешение и обеспечивают трехмерную визуализацию ткани, что позволяет им в цифровом виде просматривать различные поперечные сечения или фрагменты ткани.

Современная наука все чаще предлагает новые, нестандартные методы диагностики заболеваний. К примеру, недавно ученые разработали нанодатчик для диагностики болезней по дыханию, применили квантовые технологии для диагностики рака, а Google купила сервис диагностики болезней с помощью смартфона.