用磁场诊断疟疾

——使用磁场种技术可以到检测病人感染寄生虫的血细胞。

感染了恶性疟原虫的病人红细胞

图片提供：Osaro Erhabor

在过去的几十年里，疟疾诊断已经发生了一些变化。通常采用发方法是：采取病人的血液样本，然后技术人员将血液涂在载玻片上，使用特殊的染料着色，在显微镜下观察导致疾病的疟原虫的寄生虫。这种方法可以准确的判断血液里寄生虫数量，这是疾病严重程度的重要测量方法，但因为有潜在的人为错误，该方法并不理想。

一个来自于美国麻省理工学院研究与技术联盟（SMART）的研究小组提出了一个可能的方案。研究人员设计了一种利用磁共振弛豫（MRR）的方法（磁共振成像（MRI）相似的方法）来检测病人被寄生虫感染的血细胞。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个更可靠的方法来检测疟疾。

“它真正的潜力在于它能成为一个实地开展的系统，尤其是你不需要任何标签或染色。它是基于一种天然的生物标志物，不需要任何样品的生化处理”Han说，他作为论文的主要作者之一将该技术描述在8月31日的《自然医学》上。

SMART和新加坡的南洋技术大学的Peter Rainer Preiser也是一个资深作者。 论文的第一作者是SMART研究院的Weng Kung Peng。

利用磁场寻找疟疾

传统的血涂片技术，技术人员需要使用一种试剂染色细胞核。红细胞没有细胞核，所以任何显示的细胞都被认为属于寄生虫细胞。然而，所需的技术和专业知识来识别一些受疟疾影响最大区域的寄生虫并不总是可用的，并且技术人员并不总是同意在他们的涂片上说明，Han说。

他说：“关于什么被认为是感染了的红细胞，人与人之间有许多差异，比如一些尘埃颗粒粘在板上也有可能被认为感染。所以，它真的需要很多的练习”。

这个新的SMART系统检测到一种叫疟原虫色素的寄生废品。当寄生虫感染红细胞时，以细胞里营养丰富的血红蛋白为食。血红蛋白分解，释放出的有毒的铁，所以寄生虫将铁转化为疟原虫色素—一个弱的顺磁体晶粒。

这些晶粒干扰正常氢原子的磁旋转，当暴露于一个强大的磁场时，氢原子使他们在同一方向旋转。当一个第二小的场扰乱原子时，他们都应该同步旋转变化。但如果另一种磁粒子存在时，如疟原虫色素，这种同步是通过一个被称为弛豫的过程中断。磁性粒子存在越多，同步中断越快。

Han说：“我们正在试图测量氢的核磁共振是如何影响邻近的其他磁性粒子”。

在这项研究中，研究人员使用0.5-tesla磁体，在用于MRI诊断成像上它比2-tesla或3-tesla磁体更便宜的和强大，因为这些2-tesla或3-tesla磁体成本高达200万美元。当前设备原型已经足够小，可以放置在一个桌子上或实验台上，但是团队正致力于开发适用于小型平板电脑的便携式版本。

采取血液样本并旋转后浓缩红细胞，样品分析仅花费不到一分钟时间。仅需要10微升的血液，可以用手指刺破获得，也可使用微创，医护人员比静脉采血更容易获得。

“相对于百万MRI机器这个系统，在医院使用上可以建立在一个非常低的成本。”Peng说，“此外，由于这种技术不依赖昂贵的标签与化学试剂，我们能够完成每一个诊断测试花不到10美分的成本。”

追踪感染

疟原虫色素晶体产生于疟疾感染的全四个阶段，包括最早期的阶段，由所有已知物种的疟原虫产生。此外，疟原虫色素的数量也可以揭示其严重感染，或是否应对治疗。Han说，“有很多时候你想看的是数量，而不是一个是或否的答案。”

在这篇文章中，研究人员发现，他们可以检测恶性疟原虫，这是种最危险的寄生虫，可以在实验室血液细胞中生长。他们还发现从小鼠的红细胞中感染了伯氏疟原虫的这种寄生虫。

这种新技术是“更敏感，更少出错，相对于标准血涂片需要更少血液样本的方案。”Donhee Ham说，他是哈佛大学的电子工程教授，并不属于该团队成员之一。“我认为这里有一个强大的潜力，我期待着其进一步发展为可靠的实地应用。”

研究人员正在成立一家公司准备在一个合理的价格推出这项技术。团队也在东南亚进行实地试验，开发太阳能供电设备，一项在贫困农村地区需要重点考虑的方案。

这项研究是通过SMART由新加坡国家研究基金会资助。

原文链接：http://newsoffice.mit.edu/2014/new-method-diagnose-malaria-0831

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