Een internationaal team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Los Angeles en de Braunschweig University of Technology in Duitsland hebben een aanpak ontwikkeld om de gevoeligheid van op smartphones gebaseerde fluorescentiemicroscopen tienvoudig te verbeteren in vergelijking met eerder gerapporteerde handheld-microscopen op mobiele telefoons. Dit is een belangrijke ontwikkeling in de richting van het gebruik van mobiele telefoons voor geavanceerd microscopisch onderzoek van monsters, detectie van ziektebiomarkers, het volgen van chronische aandoeningen, en moleculaire diagnostiek en testen in het algemeen.

Fluorescentie is een van de belangrijkste detectiemodaliteiten voor moleculaire diagnostische hulpmiddelen en medische tests vanwege de gevoeligheid en specificiteit die het mogelijk maakt. Op smartphones gebaseerde microscopie en detectietechnieken vereisen een verbeterde detectiegevoeligheid om kwantificering van extreem lage concentraties doelmoleculen mogelijk te maken, bijvoorbeeld, kanker biomarkers, pathogene eiwitten of zelfs DNA. Daarom, deze recente resultaten van verbeterde fluorescentiemicroscopie met mobiele telefoons zijn vooral belangrijk om zeer gevoelige, mobiele en kosteneffectieve lezers voor moleculaire diagnostische tests, mogelijk van invloed zijn op wereldwijde gezondheids- en point-of-care-toepassingen.

De gevoeligheidsverbetering werd bereikt door fluorescerende monsters op een dunne zilverfilm te plaatsen. Hoewel de dikte van de zilverfilm ongeveer 2 is, 000 keer dunner dan een mensenhaar, het is voldoende om de sterkte van het excitatielicht te vergroten, vooral in de buurt van de fluorescerende monsters. Dit wordt bereikt door de energie van een optische bundel te koppelen aan plasmonische golven (bekend als oppervlakteplasmonpolaritonen) die worden gevormd door elektronenoscillaties in de zilverfilm. Deze op plasmonics gebaseerde optische verbetering resulteerde in een kosteneffectieve fluorescentiemicroscoop voor mobiele telefoons die ongeveer 370 gram weegt, inclusief de smartphone, en bereikte herhaalbare detectie van enkele kwantumdots en zo weinig als ~ 50-80 fluoroforen per monstervlek. Vergeleken met standaard tafelmodel fluorescentiemicroscopen, dit mobiele apparaat is meer dan 20 keer goedkoper en lichter.

"We zijn nu in staat om enkele tientallen fluoroforen te detecteren voor elke monstervlek met behulp van een goedkope zakmicroscoop, mogelijk gemaakt door plasmonics en mobiele telefoons. Dit zal tal van kansen creëren om geavanceerde moleculaire testen en diagnostiek te bieden voor het aanpakken van wereldwijde gezondheidsproblemen, vooral in ontwikkelingslanden, " zei Aydogan Ozcan, die het onderzoeksteam aan de UCLA leidde en een Chancellor's Professor of Electrical Engineering and Bioengineering is en associate director van het California NanoSystems Institute (CNSI).