2014年8月31日

利用磁场诊断疟疾的新方法

在过去的几十年中,疟疾的诊断变化很小。从病人那里采集血液样本后,技术人员将血液涂在载玻片上,用特殊的染料对其进行染色,然后在显微镜下寻找引起疟原虫的疟原虫。这种方法可以准确计数血液中有多少寄生虫,这是疾病严重程度的重要衡量指标,但由于存在人为错误的可能,因此并不理想。

新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的研究小组现已提出了可能的替代方案。研究人员设计了一种使用磁共振弛豫法(MRR)的方法,该方法是 (MRI)检测感染病人血液中的寄生废物。麻省理工学院电气工程和生物工程教授Jongyoon Han说,这种技术可以提供一种更可靠的疟疾检测方法。

Han说:“将其制成可现场部署的系统具有真正的潜力,尤其是因为您不需要任何类型的标记或染料。它基于天然存在的生物标记物,不需要对样品进行任何生化处理。”于8月31日发行的一篇描述该技术的论文的资深作者 自然医学.

新加坡SMART和南洋理工大学的Peter Rainer院长也是资深作家。该论文的主要作者是SMART的研究科学家翁功鹏。

用磁铁狩猎疟疾

使用传统的血液涂片技术,技术人员会使用一种使细胞核染色的试剂对血液进行染色。红 没有细胞核,因此任何出现的细胞都被认为属于寄生虫细胞。但是,在某些受疟疾影响最严重的地区,鉴定寄生虫所需的技术和专业知识并不总是可用的,技术人员在对涂片的解释上也不总是一致的。

他说:“关于被感染的红细胞与粘在板上的灰尘颗粒之间的差异,人与人之间存在很多差异。这确实需要大量实践。”

新的SMART系统可检测出称为“血腥素”的寄生废物。当寄生虫感染红细胞时,它们以细胞携带的营养丰富的血红蛋白为食。当血红蛋白分解时,它会释放出可能具有毒性的铁,因此寄生虫会将铁转化为血红蛋白(一种弱顺磁性的微晶)。

这些晶体干扰了氢原子的正常磁自旋。当暴露在强大的磁场中时,氢原子将自旋对准相同的方向。当第二个较小的场扰动原子时,它们都应同步改变自旋-但是,如果存在另一个磁性粒子(如血红蛋白),则这种同步会被称为弛豫的过程破坏。存在的磁性颗粒越多,同步性破坏得越快。

汉说:“我们试图真正衡量的是氢的核磁共振是如何受其他磁性粒子的接近影响的。”

在这项研究中,研究人员使用了0.5特斯拉磁铁,其价格和功能比MRI诊断成像通常所需的2或3特斯拉磁铁便宜得多,后者的成本高达200万美元。当前的设备原型足够小,可以放在桌子或实验室的桌子上,但是该团队还在研究一种便携式版本,该便携式版本的大小类似于小型电子平板电脑。

服用后 然后将其旋转以浓缩红细胞,样品分析只需不到一分钟的时间。只需刺一下即可获得大约10微升的血液,这使该过程具有最小的侵入性,并且比起静脉内抽血对医疗保健工作者而言要容易得多。

彭说:“相对于医院使用的价值百万美元的MRI机器,该系统的构建成本非常低。” “此外,由于该技术不依赖于化学试剂昂贵的标记,因此我们能够以不到10美分的成本完成每个诊断测试。”

追踪感染

血红蛋白晶体在以下四个阶段均产生 感染,包括最早的阶段,都是由疟原虫的所有已知物种引起的。同样,血红蛋白的量可以揭示感染的严重程度,或者它是否对治疗有反应。汉说:“在很多情况下,您都希望看到数字,而不是是或否的答案。”

在本文中,研究人员表明,他们可以在实验室生长的血细胞中检测出恶性疟原虫(最危险的寄生虫形式)。他们还发现了 来自感染了伯氏疟原虫的小鼠。

研究人员正在成立一家公司,以负担得起的价格提供这项技术。该小组还在东南亚进行现场测试,并正在探索利用太阳能为设备供电,这是贫困农村地区的重要考虑因素。



更多信息: 微磁共振弛豫法可快速诊断无标签的疟疾, 自然医学, dx.doi.org/10.1038/nm.3622
期刊信息: 自然医学

Provided by 麻省理工学院
引文: 利用磁场诊断疟疾的新方法(2014年8月31日) 2020年10月12日检索 from //xasqxhb.com/news/2014-08-malaria-magnetic-fields.html
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