【物理學家使用光線和磁鐵檢測瘧疾】

明道

【物理學家使用光線和磁鐵檢測瘧疾】

 

死於瘧疾每年約一萬人，全球識別血液中的瘧疾感染的技術使用廉價的磁鐵和徑流式軋機口袋激光器已經制定了在匈牙利的科學家。

它利用獨特的磁性和光學性能的結晶浪費血液中的瘧原蟲產生的，並提供了一個價格低廉，靈敏可靠，可替代現有的診斷工具。

瘧疾是世界上頭號的蟲媒傳染病。簽約200萬人，每年一百萬的那些證明是致命的，但它是容易治療，使許多這些死亡可以避免。

至目前為止，醫學科學已經與敏感，設備沉重的診斷測試，以及便宜的便攜式測試靈敏度和準確度較低 - 但沒有滿足所有的需求，有效地對抗疾病。

這是2008年的一篇論文，由戴維·紐曼和他的同事們在英國埃克塞特大學，描述方式，利用磁光行為的“haemozoin” - 一種結晶物質排泄的瘧疾寄生蟲 - 首次引起注意伊什特萬Kézsmárki，布達佩斯技術與經濟大學和匈牙利科學院。

當寄生蟲消化血紅蛋白，他們留下了一個被稱為“血紅素”，也就是劇毒的物質，直到他們把它轉換成不溶性haemozoin微晶 - 也被稱為瘧色素。

獨特的性能

晶體是相當不尋常的寄生蟲時，把血紅素進入瘧疾顏料，就變成磁場，解釋說：Kézsmárki。

有沒有其他的物質在人體血液中，將有相同的屬性，並產生同樣的效果。

這是倒，一部分，晶體的尺寸和高度各向異性的，它們是在分子水平上的。

晶體的方向管吸收或散射強度對入射偏振光。

因此，感染者的血液樣品放置在強磁場迫使所有的晶體，通常熱衝擊，推擠周圍的分子，指向同一個方向。

他們的集體影響偏振光明確指向任何瘧疾感染。

新的轉折

雖然這些特性已經標示出haemozoin瘧疾診斷中使用的理想選擇，Kézsmárki和他的同事們又扭廉價的日常診療，使其真正可行的。

而不是使用諸如超導磁體和高度穩定的激光器的研究級儀器，研究人員產生均勻磁場，安排標準90元1樣品周圍的永久磁鐵環。

通過旋轉環，他們得到了結晶的時刻的慣性加上流體粘度，旋轉，使它們對齊在該領域。

當研究人員通過一個簡單的激光照樣品，晶體作為二次偏光片，交替發射和散射光，因為他們剝離。

用於分離成其水平和垂直分量的出射光的偏振分束器。

對於未感染的血液，兩種組分的強度是一樣的，獨立的磁場的方向。

對於感染者的血液，這兩個振盪作為磁場旋轉彼此成反比。

 

 

瘧原蟲色素晶體的磁性取向

敏感的解決方案

今天的最好的實驗室為基礎的瘧疾測試可以識別寄生蟲濃度低血5/μL，但實在是太昂貴和不切實際的大型診斷瘧疾流行在農村。

快速診斷測試，其中涉及不超過一滴血在抗原包被的塑料帶，快速，便攜，廉價和簡單的，但他們有一個靈敏度閾值約100μL - 過高趕上早期感染。

Kézsmárki的研究小組發現，它可能發現寄生蟲的濃度低血25/μL，當研究人員運行測試，而不是全血血漿，其敏感性上升到前所未有的水平 - 一個寄生蟲/μL。

他們的方法可能適用於非常早期階段的疾病 - 首發症狀幾週寄生蟲入侵肝臟和生產haemozoin但尚未進入血液調度。

此外，haemozoin極其穩定 - 古瘧疾感染的動物化石遺跡被認為是在完全相同的化學形式 - 是共同所有突變瘧疾。

這意味著在所有國家和地區測試將是可行的，永遠不會過時，不像菌株特異性的快速檢測測試中，面對不斷的鬥爭，以跟上迅速變異的瘧疾基因組。

真正的考驗

這種新方法是令人興奮的，可能有被用來作為一個快速篩選工具的能力[一旦它被進一步發展，說：斯蒂芬·卡爾·瓦爾特和Eliza霍爾學院在澳大利亞，誰沒有參與這項研究。

他說，技術顯示出的承諾，並預計，成本每用該儀器測試將是非常低的，因為幾乎沒有一次性材料所規定的。

創新診斷方法基金會在日內瓦瘧疾專家，大衛·貝爾（David Bell），是一個多一點保留。

這是很難說在這個階段，他警告說，足夠的案件管理”描述現有的快速診斷測試。

要造成影響，他認為，新的測試將需要是“同樣價格便宜，功能強大，沒有大量的運動部件，不需要電池，這是一個艱難的問”。

另一個問題是，你是否能夠確定一個物種從另一個通過這種方法，這是很重要的，因為不同種類的寄生蟲，需要不同的治療方法，”他補充道。

就目前而言，Kézsmárki和他的同事們正在尋找與工程師的從其當前的“筆記本電腦”尺寸約20厘米直徑減小設備尺寸的，非常有追求的最佳方式，紅血細胞和血漿分離，同時保持瘧疾在血漿中的顏料完好。

這是一個關鍵點，解決Kézsmárki說。

我們的目標是要找到的方法是最簡單的，這並不需要特別的生物實驗室。

可在arXiv預印本的研究。

即將於11月特刊物理世界的致力於“動物物理學”。

您可以下載一個免費的PDF問題從physicsworld.com從2012年11月7日星期三

胡大衛從佐治亞理工學院技術的實驗室biolocomotion的提出了一個特殊的在線講座在格林尼治標準時間下午3時2012年11月8日（星期四）其中您可以查看這裡註冊作者簡介中冶京誠帕金斯是一個總部設在瑞士的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/30/physicists-detect-malaria-using-light-and-magnets