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科學家如何用手機幫助我們診治疾???
發布時間:2018-06-06        瀏覽次數:191次

手機已經是當下每個人不可或缺的必需品,我們通過手機上網、聊天、購物、了解生物谷最新資訊、甚至是工作等,手機已然有成為人類“新器官”的趨勢。當我們快樂地玩著手機的時候,科學家們也沒閑著,這么一個24小時不離身的工具,興許是一個不錯的醫療工具選擇,科學家們正在不斷開發手機新應用,以幫助人們診斷或者解決健康問題。本文中,小編為大家整理了科學家利用手機進行疾病診斷的最新研究進展,分享給大家。

【1】Biosens Bioelectron:首次開發出手機版本的ELISA技術,可現場獲得測試結果

DOI:10.1016/j.bios.2017.12.033


獲得并分析血液和尿液的過程是成本高昂的和耗時的,這一情形可能很快就會得到重大的改進。如今,在一項新的研究中,來自美國南佛羅里達大學坦帕分校的研究人員開發出“酶聯免疫吸附測定(ELISA)”的手機版本---,其中ELISA是用來檢測抗體或抗原存在的一種金標0.準技術。這種新的基于手機的技術--- MELISA(Mobile phone based ELISA)---無需將患者送到實驗室,就允許在醫生的辦公室、診所甚至是偏遠地區進行相同的測試。相關研究結果于近日發表在Biosensors and Bioelectronics期刊上,論文標題為“Mobile phone based ELISA”。

論文通信作者、南佛羅里達大學工程學院助理教授Anna Pyayt博士說,“ELISA是一種重要的對蛋白和激素進行生化分析的技術,在對HIV和萊姆病等許多疾病的診斷中起著至關重要的作用。但是,這種技術中用于孵育和讀取的機器是價格昂貴的,而且它們的體積較大。MELISA可讓患者在即時檢測中接受測試并獲得結果?!?/p>

MELISA能夠準確地測量黃體酮水平,其中黃體酮是一種影響女性生育能力的重要激素,也是某些癌癥的一種生物標志物。MELISA包括一個水浴加熱器,這個水浴加熱器能夠在目標溫度下對樣品進行孵育,并利用手機拍攝的圖像對它們進行分析。它利用顏色分析確定每種樣品的RGB(紅,綠,藍)顏色組分。鑒于藍色組分對黃體酮濃度變化比較敏感,它被用于進一步分析。

Pyayt說,“它旨在讓生物醫學檢測變得簡單和負擔得起。當低成本檢測能夠與日常的門診隨訪相結合在一起時,這將極大地改善醫療保健質量,并且更早地檢測令人擔憂的苗頭?!?/p>

這種便攜式MELISA設備僅重一磅,這將顯著地給患有慢性疾病的老年病人和世界各地的患者帶來方便。Pyayt和她的團隊如今對MELISA設備進行校正,以便對睪酮等重要物質進行一系列測試。一旦有了這些結果,他們將向美國食品藥品管理局(FDA)提交申請,這樣診所就能夠開始使用這種設備了。

【2】Sci Transl Med:利用簡單的智能手機app有望準確測定血壓!

DOI: 10.1126/scitranslmed.aap8674


試想一下,在不久的將來,一種簡單的手指觸碰智能手機就能為你提供即時、準確的血壓讀數,近日,一項刊登在國際雜志Science Translational Medicine上的研究報告中,來自密歇根州立大學的研究人員就在文章中描述了這項新技術,文章中,研究人員開發了一種特殊的智能手機,這種手機中在力傳感器頂部嵌入了一種光學傳感器,能利用高科技3D打印技術來監測人體相關數據。

當用戶將手指按壓到傳感器上時,這種智能手機就能以類似于袖帶血壓測定的方法來測定用戶手指動脈的血壓,隨后這些信息就會被反饋至智能手機的app,同時app就會將數據轉化成為實時的血壓讀數,并顯示在手機屏幕上。研究人員對30名用戶進行測試來檢測這種智能手機的可用性,結果發現,90%的用戶能準確地將手指置于屏幕上,同時僅嘗試一兩次后就能夠獲得具有一致性的血壓讀數。

心臟病專家認為這種新型設備未來有望改變當前血壓的檢測手段,Joseph Diamond博士表示,一種準確的血壓測定技術對于高血壓管理及決策制定至關重要,在任何新型血壓測定技術成為標準化技術之前都需要進行大量嚴格的檢測。研究者Rachel Bond說道,最近美國心臟協會血壓指南的變化(將高血壓的門檻降低至130/80 mmHg)意味著很多人都需要一些便攜式的血壓監測設備。

然而,隨著任何便攜式設備的普及和使用,研究人員依然鼓勵患者能夠到醫生辦公室進行準確的血壓檢測和確認,這對于疾病的管理和決策制定或許非常重要,后期研究中研究人員還需要對更多用戶進行檢測了證明本文所開發的血壓測定設備的有效性,本文研究由美國國立衛生研究院提供資助。

【3】Nature:強!利用智能手機計算步數揭示肥胖線索

DOI:10.1038/nature23018


在一項新的研究中,來自美國斯坦福大學的研究人員利用智能手機追蹤全球數十萬人的活動水平,取得一項有趣的發現:在肥胖很少的國家,人們通常每天行走相類似數量的步數。但是經常行走的人與很少行走的那些人之間存在的較大差距與更高水平的肥胖相一致。相關研究結果于近日在線發表在Nature期刊上,論文標題為“Large-scale physical activity data reveal worldwide activity inequality”。

這項突破性的研究利用智能手機捕捉到的數據分析來自111個國家的71.7萬名男性和女性的活動習慣,這些人的行走步數被研究了平均95天。智能手機裝備著被稱作加速計的微型傳感器,這些加速計能夠自動地記錄行走步數。這些研究人員利用Azumio Argus應用程序(app)獲得用于這項研究的數據,這種應用程序可追蹤體力活動和其他的健康行為。它讓這些數據保持匿名,但會提供關鍵的健康方面的人口統計數據:年齡、性別、身高和體重。最后面的兩項數據能夠讓這些研究人員計算每個人的身體質量指數(BMI)。這些發現最為仰仗來自46個國家的數據,在這些國家,這種應用程序提供給至少1千名用戶的數據,從而足以成為開展統計學上有效推論的基礎。這項分析披露了體力活動不平等、性別-活動差距和肥胖水平之間存在比較強的關聯性。

論文第一作者、計算機科學博士研究生Tim Althoff說,“比如,瑞典已是活動富人和活動窮人之間差距最小的國家之一,并且在男性行走步數和女性行走步數之間存在最小的差距。它也是肥胖水平最低的國家之一?!庇氪送?,美國在整體活動不平等上排名倒數第四,這表明活動富人和活動窮人之間存在較大的差距。它在性別步數差距上排名倒數第五,而且它具有比較高的肥胖水平。

這項研究的技術之星是越來越普遍的智能手機。如今,在發達國家,將近70%的成年人攜帶智能手機;在發展中國家,這一數字接近于50%。Delp說,“這就為在更大的規模上以新的方式開展科學研究打開大門?!鋇搶彌悄蓯只拐庵擲嘈偷難芯坎⒎鞘潛冉先菀椎?。Leskovec說,“這種方法是如此之新以至于審稿人初始時心存疑慮?!鋇喬坑辛Φ氖鶯脫廈艿募撲惴椒ㄗ鈧罩な盜蘇庵中路椒ǖ撓行?。如今,鑒于智能手機適合開展這種類型的研究,這些研究人員正在尋找利用這種工具的新方法。

【4】Sci Trans Med:智能手機也能控制糖尿病?

DOI: 10.1126/scitranslmed.aal2298


2017年4月28日 生物谷BIOON/---最近一項包括多個中國研究所在內的研究,成功地開發出了一種基于智能手機與工程化細胞控制小鼠血糖水平的設備。根據他們發表在《Science Translational Medicine》雜志上的研究結果,研究者們描述了他們的方法在小鼠水平的測試效果。

全球范圍內有數百萬的人們患有糖尿病,其中又有許多人需要注射胰島素維持體內血糖的正常水平。這一療法通常需要定期地抽取患者的血液樣本并隨時監測血糖的水平。雖然這一療法有一定的療效,但并不是最佳的解決方法,主要原因是這一檢測步驟十分地不方便,而且檢測結果也常常不準確。因此,在最近的這項研究中,研究者們則開發出了一種封閉的系統,能夠隨時檢測體內的血糖水平,并給予胰島素的補充。

這一項包括中國科學家們在內的研究是通過將分泌胰島素的細胞進行工程化修飾,從而能夠受到光照的刺激進行胰島素的分泌。之后,他們將裝有這一工程化細胞的裝置植入小鼠體內,并通過智能手機APP調控光線的開啟與關閉。此外,智能手機能夠收集體內探測器檢測到的血糖數據,通過分析數據,app能夠自動地決定何時需要注射胰島素,以及胰島素的分泌水平。

研究者們在小鼠水平進行了長達數周的檢測,結果表明這一系統能夠成功地維持小鼠體內的血糖水平。他們認為這一工作能夠為人類的糖尿病治療提供新的思路。

【5】Science子刊:利用智能手機自動化診斷男性不育,準確率高達98%

DOI:10.1126/scitranslmed.aai7863


全世界有4.5千萬多對夫妻努力解決不育不孕,但是當前診斷男性不育的標準方法是昂貴的,費力的,而且需要在臨床環境中進行測試。文化歧視和社會歧視,以及在資源有限的國家中測試方法的缺乏,可能阻止男性接受不育評估。如今,在一項新的研究中,來自美國布萊根婦女醫院(BHW)和麻省總醫院(MGH)的研究人員著手開發出一種可在家進行的診斷方法:利用一種基于智能手機的分析儀,這種測試方法能夠被用來測量精液質量。他們指出這種基于智能手機的精液分析儀能夠依據精子濃度和活力策略鑒定出異常的精液樣品,準確率大約為98%。相關研究結果發表在Science Translational Medicine期刊上,論文標題為“An automated smartphone-based diagnostic assay for point-of-care semen analysis”。

這種分析儀由一種光學附件和一種一次性微芯片組成。這種附件能夠連接到一臺智能手機上。精液樣品能夠被裝載在這種微芯片上。這種微芯片具有一個毛細管尖端和一個橡膠球,被用來簡單地和無需動力地處理精液樣品。Shafiee和他的團隊也設計出一種用戶友好的智能手機應用程序和一種微型稱重計。這種應用程序指導用戶完成每個測試步驟。這種微型稱重計無線地連接到智能手機上來測量精子總數。

為了評估這種分析儀,Shafiee團隊在MGH生殖中心收集和研究了350種臨床精液樣品。整體而言,這種基于智能手機的分析儀能夠基于世界衛生組織(WHO)制定的精子濃度和活力標準檢測異常的精液樣品(精子濃度<1.5萬個精子/ml和/或精子活力<40%),檢測準確性為98%。該團隊也評估了接受培訓的和未接受培訓的用戶如何好地利用這種基于智能手機的分析儀開展測試。

論文共同作者、MGH生殖中心主任John Petrozza博士說,“將即時精子測試帶給用戶或具有有限資源的衛生機構會真正引發醫學變革。40%以上的不育不孕夫妻因精子異常而很難懷孕。這種測試方法將使得他們更快地和更好地治療生育治療。通過與Shafiee博士和他的實驗室合作和利用我們在MGH的臨床生育技能,我們真正地能夠開發出一種將有利于很多人的產品?!?/p>

Shafiee團隊預計這種技術具有很多應用。除了試圖懷孕的夫妻在家進行男性不育測試之外,這種分析儀也能夠被已接受輸精管切除術的男性使用。通常而言,男性必須在接受這種外科手術幾個月后去訪問泌尿科醫生,以便確保這種手術取得成功;這種新的測試方法可能允許他們在家進行測試。這種測試方法也被動物培育者用來驗證精液樣品的生殖力。除了精液分析之外,這種分析儀也能夠被用來測試血液樣品和唾液樣品。Shafiee期待在不久的未來探究這些應用。


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