211service.com
Contar células en segundos
Las pruebas clínicas para identificar y contar las células normales y bacterianas en la sangre y otras muestras pueden indicar a los médicos la fuente de una infección bacteriana o ayudarlos a monitorear la salud inmunológica de las personas con VIH. Pero el recuento de células convencional es costoso y requiere mucho tiempo. Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles están desarrollando un sistema de imágenes sin lentes simple que utiliza un chip como el que se encuentra en una cámara digital para contar y distinguir diferentes tipos de células en la sangre y el agua potable, y algoritmos simples para identificar y contar las celdas. El generador de imágenes podría llevarse en un dispositivo del tamaño de un teléfono celular y usarse para monitorear la calidad del agua y proporcionar diagnósticos económicos en áreas rurales y subdesarrolladas.
Contando sombras: Un nuevo contador de células usa el chip de imágenes de una cámara digital para registrar las sombras, o firmas de difracción, de las células en la sangre y otras muestras. Los algoritmos simples permiten identificar y contar las células porque cada tipo de célula tiene una firma única. En esta imagen tomada con el contador de células, las células de levadura están encerradas en un círculo en azul, los glóbulos rojos en un círculo en rojo y las cuentas en un círculo en verde.
El generador de imágenes puede encontrar pequeñas cantidades de células en una muestra grande sin procesar. Se carga una muestra de agua o sangre en un portaobjetos de vidrio encima de un chip sensor de luz idéntico a los utilizados en las cámaras digitales de consumo; luego se ilumina desde arriba. Lo que registramos no es una imagen sino una firma de difracción, dice Aydogan Ozcan , profesor asistente de ingeniería eléctrica en UCLA que está desarrollando el contador celular. A diferencia de los microscopios convencionales, que toman fotografías detalladas de muestras muy pequeñas, la técnica de difracción de Ozcan es rápida y económica. Las imágenes borrosas y pixeladas creadas por su contador celular son de tan baja calidad que Ozcan no llama al sistema un microscopio. Pero estas imágenes contienen solo la información suficiente para identificar y contar células, que es todo lo que se necesita para muchas aplicaciones de diagnóstico clínico.
El recuento de células generalmente se realiza mediante máquinas llamadas citómetros de flujo, que cuestan hasta cientos de miles de dólares. La técnica debe realizarse en el laboratorio y requiere varios pasos. Los microscopios convencionales también se pueden utilizar para encontrar y contar células, pero los microscopios son costosos y el proceso es complejo. Si quisiera detectar algunas células bacterianas en unos pocos mililitros de agua, necesitaría hacer cientos de pruebas con un microscopio normal, dice Ozcan.
En el método de Ozcan, a medida que la luz pasa a través de un tipo determinado de celda, la luz se difracta o se dobla de una manera característica. Cada tipo de celda tiene una firma de difracción única que depende de su tamaño, forma y una calidad óptica llamada índice de refracción. Ozcan ha compilado una biblioteca de firmas de difracción características para diferentes tipos de células. Después de que su contador de células toma una imagen, consulta rápidamente su biblioteca para determinar el número de células de cada tipo en la muestra. Estos cálculos no requieren mucha potencia de procesamiento y podrían realizarse en un dispositivo móvil como un teléfono celular, dice Ozcan.
El contador tiene un alto rendimiento: si bien es capaz de detectar pequeñas cantidades de células, puede obtener imágenes de hasta 100.000 células en un campo de visión de 20 centímetros cuadrados en un segundo. El contador puede, por ejemplo, determinar la concentración de glóbulos rojos en una muestra de sangre sin procesar con una precisión del 90 por ciento. El recuento de glóbulos rojos se puede utilizar para diagnosticar anemia, controlar la malaria y controlar las respuestas de los pacientes a la quimioterapia.
Lo que está haciendo [Ozcan] tiene potencial para los dispositivos portátiles que funcionan en el campo, dice Alexander Revzin , profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de California, Davis. Rezvin ha comenzado una colaboración con Ozcan para desarrollar una prueba barata basada en difracción para el recuento de células T en pacientes con VIH, una medida de la salud del sistema inmunológico que se utiliza para determinar cuándo comenzar el tratamiento con medicamentos y si está funcionando. Obviamente, uno de los objetivos es un entorno de escasos recursos, pero no solo es necesario utilizarlo en África si se trata de una tecnología robusta, dice Rezvin.
Esta es una técnica muy práctica, dice Mehmet Fatih Yanik , profesor asistente en el Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT. El trabajo de Ozcan puede reducir significativamente el costo y el esfuerzo requeridos para el recuento celular, lo que permite su uso común incluso en países del Tercer Mundo para una variedad de aplicaciones médicas.
Hasta ahora, el grupo de Ozcan ha desarrollado prototipos de contadores de células en la mesa del laboratorio. Luego, dice, convertirá un teléfono celular en un laboratorio de diagnóstico móvil sacando la lente de la cámara y colocando el chip de imagen y un sistema mecánico para cargar portaobjetos de microscopio.