瘧疾在非洲是嚴重問題。雷射掃描診斷有機會取代血液檢測嗎?

瘧疾在非洲是嚴重問題。雷射掃描診斷有機會取代血液檢測嗎? Credit:US Army [email protected] CC BY 2.0

現行瘧疾診斷方法

在炎熱的地方,蚊子多易帶來傳染病,其中瘧疾在非洲國家,更有嚴重致死問題。現行的瘧疾檢測,已經相當快速,給患者抽血後,將樣本送給專業人員,在實驗室使用反應試劑檢測,仍然需要15-20分鐘的診斷。有沒有方法更簡單呢?非侵入式檢測,一直是醫療診斷的趨勢。現在就有科學家開發了雷射掃描診斷瘧疾的方法。

物理檢測

利用物理方法,聲、光、電、熱等,來做醫療診斷,很多是在化學對疾病標記外,所謂的reagent-free(免試劑)的方法。這種方式的優點在於可以真的做到非侵入式,不用抽血也不用任何反應試劑,操作相對簡單且速度快,單次使用的費用低…等。

非侵入式雷射掃描+聲學探測器

美國「休士頓大學」(University in Houston)的科學家開發使用雷射掃描,將探頭放置在皮膚上(點這裡看圖片),20秒鐘就可以診斷瘧疾。這個探頭對受測者的手腕放出脈衝能量到靜脈內,雷射所擁有的波長對人體組織不會有傷害,但是會被血液中一種稱做「瘧疾色素」(hemozoin)的物質吸收,它是血液中的「瘧疾寄生蟲」(Plasmodium falciparum)吃血液的時候產生的廢棄結晶。當這些結晶物質吸收雷射給予的能量,週遭血漿受熱後會產生奈米大小的氣泡。這時候整合在這個雷射探頭內的聲學探測器就能探測結晶物質周圍因為加熱產生的奈米氣泡。這個裝置經過實驗和傳統檢測方法比對,能夠完全正確地診斷出瘧疾。裝置的大小如同一個鞋盒,不需要任何的反應試劑,有電池設計,所有的探頭等裝置都可以安置在這個鞋盒內。預計一台機器大約一萬五千美元,可以量測20萬名受測者,平均一次量測的費用約在8-50美分。

精準度和未來挑戰

然而,非化學標記的量測,常常被拿來質疑的就是精準度的問題,也就是如果血液中寄生蟲的數量很少或者待測物濃度很低,是否還能精準量測出來。根據這項研究初步結果顯示,若直接量測抽出的血液,能偵測出血中奈米氣泡最低可到達0.0001%;若是透過皮膚量測動物血液,則最低可到達0.00034%。

此外,受測者的膚色也會影響量測結果,黑色皮膚對雷射的吸收較多,也就是能打入靜脈內的能量相對較少,這對於要在非洲地區使用這項產品影響很大,所以還需要依照條件來調整波長等參數以找出最佳設定。

 

文章參考:NewScientist
圖片來源:US Army [email protected]  CC BY 2.0
原文參考:Emerging Infectious Diseases



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BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。