[发明专利]利用便携式电子通信装置的暗视场显微镜设备

说明书

提供了一种适合于定量纳米颗粒信号的基于移动电话的暗视场显微镜(MDFM)设备。所述MDFM设备包含电操作光源、暗视场聚光器、被配置成收纳分析载玻片的载玻片外壳以及被配置成收纳物镜并收纳便携式电子通信装置的适配器外壳。所述载玻片外壳将所述分析载玻片定位于所述物镜与所述暗视场聚光器之间。所述适配器外壳将所述物镜与所述便携式电子通信装置的相机透镜配准。进一步提供了一种用于使用暗视场显微镜设备进行生物学定量研究的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月9日提交的美国临时专利申请第62/542,980号的优先权，其中前述申请的全部内容通过引用并入本文中。

本发明中的政府权利

本发明是在美国国立卫生研究院授予的R01 AI113725和R01 AI122932下由政府支持完成的。政府在本发明中具有某些权利。

技术领域

本公开涉及暗视场显微镜设备和利用此类设备进行生物学定量研究的方法，包含(但不限于)暗视场显微镜设备和适合于定量可以用提供散射信号的纳米颗粒(例如，金纳米颗粒或银纳米颗粒，如纳米棒)生成的纳米颗粒信号的方法。

背景技术

金纳米颗粒已成为用于检测和定量不同目标、细胞成像、生物分子定量和进行相互作用研究的普遍的标记剂。利用金纳米颗粒的常规研究依赖于限制其对视场环境的适用性的复杂设备。便携式光谱测定法已被指定为纳米颗粒定量的潜在解决方案；然而，其受困于复杂的设置要求以及低吞吐量或低灵敏度。基于纳米颗粒的侧向流动色谱免疫测定是护理点装置，但其通常不是定量的，并且需要广泛的开发和验证。

标准免疫测定的基于纳米颗粒的变体有可能成为定量护理点免疫测定，因为抗体连接的纳米颗粒探针可以在环境温度下干燥储存(与常规免疫测定中使用的需要低温储存的酶联抗体不同)。

暗视场显微镜检查(也称为“暗视野显微镜检查”)描述了将非散射束从图像中排除的显微镜检查方法。因此，样本周围的视场(即，不存在散射束的样本的地点)通常是暗的。暗视场显微镜(DFM)图像分析通常用于敏感地检测和精确地定量基于纳米颗粒的免疫测定变体。DFM图像分析与纳米颗粒的配对已解决了生物学研究和临床实践中的许多关键的定量问题。DFM图像分析需要高放大率显微镜，因为低放大率(远视场)DFM图像对可能容易掩盖纳米颗粒信号的表面伪影和碎屑高度敏感。常规DFM系统的大小、成本和精细特征限制了其在非实验室环境(如战地医院和其它环境)中的效用，其中这些因素表示对其用途的障碍。除了其缺乏便携性之外，常规DFM系统还可能在其易用性方面受到限制。

尝试开发更多便携式DFM方法追溯到1958年，当时皮肤病专家利用DFM图像分析来诊断负责治疗产生皮肤损害的多种疾病(包含梅毒)的药剂，但是这些装置在其它技术发展时逐渐废弃，并且自那时起，DFM图像分析取得了很少进展。

在很大程度上由移动电话相机发展驱使的最近的技术进展已促使移动电话相机用于医疗应用中，所述技术进展包含用于许多护理点诊断的便携式显微镜检查。然而，截至本申请的生效日，申请人并不知道任何并入移动电话相机的远视场DFM系统。

发明内容

本文中公开了一种适合于定量纳米颗粒信号以用于各种研究和医疗应用的基于移动电话的DFM(MDFM)设备。此类设备的特性是重量轻且便携。在某些实施例中，MDFM设备使用便宜的三LED光源、标准暗视场聚光器、物镜(例如，20×放大率、10×放大率或其它任何适合的放大率)和被配置成将这些组件与移动电话相机配合的结构元件(例如，一个或多个外壳)。本文中公开的MDFM设备与高通量测定兼容，并且用简单设置提供鲁棒灵敏度、稳定性和可再现的结果。此类设备可以为纳米技术在视场环境和其它资源受限的环境中的实践提供有价值的平台。