Nature Communications | 对疟疾进行无创体内光声检测的新型设备

文摘   2024-10-26 16:01   中国香港  
2024.10.25. 美国阿肯色大学医学院(UAMS)研究团队在《Nature Communications》上发表研究文章 “Noninvasive in vivo photoacoustic detection of malaria with Cytophone in Cameroon”,介绍了一种对疟疾进行无创体内光声检测新型疟疾诊断设备——Cytophone

目前的疟疾诊断是侵入性的、缺乏敏感性,并且快速检测受到目标抗原缺失的困扰。Cytophone是一种创新的光声流式细胞仪平台,具有高脉冲率激光器和聚焦超声换能器阵列,可使用生成的特定波形、宽度和时间延迟来无创地检测和识别感染疟疾的红细胞(iRBC)

光声流式细胞术(PAFC)基于低能量激光脉冲经皮肤透射到血管内,使疟原虫中的疟色素(Hz)产生热声信号,从而实现对疟疾的检测,具有高灵敏度、非侵入性、无标记等优点。

Cytophone使用1064nm的紧凑型固态激光,脉冲宽度为1.5ns,脉冲频率为1kHz,通过绿色导频激光和分光镜调整激光束,使激光加热iRBCs中的疟色素(Hz)产生光声信号,由放置在皮肤表面的超声换能器检测。

在体外血管模型中,Cytophone能够准确检测色素(Hz)的光声信号,具有良好的性能。Cytophone与显微镜检查和抗原快速诊断测试(RDT)在检测疟疾感染方面具有较好的一致性,但在检测低寄生虫密度感染时可能存在一定的局限性。

使用Cytophone对体内循环感染细胞进行光声检测


Cytophone临床原型


使用具有细胞模型的血管模型对Cytophone进行体外测试,对感染疟疾的参与者血液进行离体测试,以及对喀麦隆感染参与者的iRBC进行体内检测


定量结果趋势和最佳检测阈值


未来的研究将致力于改进Cytophone的性能,如使用更短的激光脉冲、提高信号处理算法的准确性等,以进一步提高检测的灵敏度和特异性。此外,还将开展对更多疟疾患者的研究,评估该设备在不同人群和不同疟疾感染阶段的诊断性能,为疟疾的防控提供更有力的支持。

文章链接

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53243-z



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