Les microscopes à fluorescence utilisent une technologie qui leur permet d'accomplir des tâches difficiles à réaliser avec des microscopes optiques normaux, y compris l'imagerie des molécules d'ADN pour détecter et diagnostiquer le cancer, troubles du système nerveux tels que la maladie d'Alzheimer, et la résistance aux médicaments dans les maladies infectieuses.
Ces microscopes fonctionnent en marquant les échantillons avec des molécules fluorescentes qui sont "excitées" avec un laser. Ce processus dégage une lumière colorée différente que le microscope détecte et utilise pour créer des images d'échantillons marqués par fluorescence, visualiser des objets 100 à 1000 fois plus petits que le diamètre d'un cheveu humain. Ces microscopes à fluorescence sont chers, encombrant et relativement compliqué, les rendant généralement disponibles uniquement dans les laboratoires de haute technologie.
Aujourd'hui, des chercheurs du California NanoSystems Institute de l'UCLA ont signalé la première démonstration d'imagerie et de mesure de la taille de molécules d'ADN individuelles à l'aide d'un appareil léger et compact qui convertit un smartphone ordinaire en un microscope à fluorescence avancé.
Dirigé par Aydogan Ozcan, directeur associé du UCLA California NanoSystems Institute et Chancellor's Professor of Electric Engineering and Bioengineering à l'UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, l'équipe de recherche a publié ses résultats en ligne le 10 décembre dans la revue ACS Nano .
L'unité de microscopie mobile est un appareil peu coûteux, Dispositif optique imprimé en 3D qui utilise l'appareil photo du téléphone pour visualiser et mesurer la longueur des brins d'ADN à molécule unique. L'appareil comprend un accessoire qui crée un contraste élevé, installation d'imagerie en fond noir utilisant une lentille externe peu coûteuse, filtres interférentiels à couche mince, un étage miniature en queue d'aronde et une diode laser qui excite les molécules d'ADN marquées par fluorescence.
L'appareil comprend également une application qui connecte le smartphone à un serveur de l'UCLA, qui mesure la longueur des molécules d'ADN individuelles. Les molécules sont étiquetées et étirées sur des puces jetables qui s'insèrent dans la fixation du smartphone.
L'application transmet les images brutes au serveur, qui mesure rapidement la longueur de chaque brin d'ADN. Les résultats de la détection de l'ADN et de la mesure de la longueur peuvent être consultés sur le téléphone mobile et sur des ordinateurs distants reliés au serveur de l'UCLA.
« La capacité de traduire ces techniques et d'autres techniques de microscopie et de détection existantes en techniques portables sur le terrain, des instruments rentables et à haut débit peuvent rendre possibles une myriade de nouvelles applications pour la médecine sur le lieu de soins et la santé mondiale, " dit Ozcan, qui est également professeur HHMI au Howard Hughes Medical Institute. Il a poursuivi en disant que ces appareils pourraient avoir un impact positif de grande envergure sur les efforts de recherche et d'éducation dans les pays en développement ou les institutions à ressources limitées, aider à démocratiser les instruments scientifiques et les outils de mesure avancés.
Le laboratoire d'Ozcan est spécialisé en imagerie informatique, dispositifs de détection et de diagnostic pour diverses applications de santé mobile et de télémédecine et leurs travaux antérieurs comprennent l'analyse rapide d'échantillons alimentaires pour les allergènes, échantillons d'eau pour les métaux lourds et les bactéries, numération cellulaire dans les échantillons de sang et en utilisant Google Glass pour traiter les résultats des tests de diagnostic. Le premier auteur de cette recherche est Qingshan Wei, chercheur postdoctoral à UCLA Engineering et CNSI, qui a travaillé au laboratoire d'Ozcan sur la microscopie fluorescente basée sur les téléphones portables et ses applications biomédicales et environnementales.
