美国和中国的研究人员已经开发出一种将智能手机转换为荧光显微镜的方法。手持式智能电子荧光显微镜(HSFM)设备可以快速，低成本地进行复杂的生物医学分析。传统的荧光显微镜在检测多种细胞和蛋白质方面发挥着重要作用，但它们体积庞大且不便于进行即时诊断。现在写在光：科学与应用Bo Dai和一个跨学科的研究团队详细介绍了使用液体聚合物制造用有色溶剂染色的微型双滴透镜。这些镜头兼容多种不同的智能手机相机。低成本的实验装置使他们能够观察和计数细胞，监测荧光标记基因的表达并区分正常组织和肿瘤。易于使用且价格合理的智能手机技术可以促进节俭科学，并可以更好地管理现场和经济上可行的个性化医疗。

荧光显微镜在多个学科中无处不在，包括细胞和分子生物学，医疗保健行业，环境监测和食品卫生。在生物医学和临床应用中，荧光成像可以高灵敏度和高精度地检测和跟踪细胞，蛋白质和其他感兴趣的分子。常规荧光显微镜通常设计有庞大的组件，这使得它们在资源有限的区域中对于即时诊断极具挑战性。因此，便携式显微镜是理想智能手机平台上的重要发展，可用于移动和访问各种用户。

研究人员之前曾使用基于智能手机的显微镜对人体血细胞，水传播寄生虫和人巨细胞病毒进行成像。对于这些研究工作，他们包括关键元素，例如用于照明的发光二极管(LED)，用于光学成像和放大的外部透镜以及用于路由光的荧光发射滤光。聚合物镜片易于开发，并提供高分辨率，可为资源有限的应用构建“自己动手”的显微镜。然而，由于目前可用的智能手机型号多种多样，研究人员的目标是开发一种基于智能手机的显微镜附件，其设计独立于特定的手机型号。

对于HFSM模块，Dai等人。包括用于成像和滤光的彩色复合透镜。他们使用两个高折射率液滴开发了微型镜头，一个在另一个内部用有色溶剂染色，以将所需的发射光传输到成像传感器。研究人员在研究中开发了两种模型：(1)从手机背面伸出(模型I)或(2)用手机(模型II)保持轮廓。对于这两种版本，它们包括具有着色聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物和甲基苯基聚合物(乙烯基封端的二甲基二苯基硅氧烷)的镜片设计。为了确定聚合物液滴在制造过程中如何扩散，研究人员计算了液滴的半径和毛细管长度。

他们首先在界面张力的影响下测试并检测到PDMS液滴形成球形帽并考虑了几个因素来确定PDMS帽的内部和外部曲率。此后，当他们为智能手机配备由3.2μL聚合物液滴制成的镜头时，相机可以分辨出2.76μm线。由于液态聚合物液滴完全密封在稳定和固化的PDMS盖内，研究团队避免了在使用过程中与外部机械振动和热扰动或化学变质相关的问题。他们将镜头作为智能手机的一部分粘贴在相机上，方便携带，并可以从相机上剥下镜头，用不同的定制镜头取代镜头进行成像。

研究团队在显微成像过程中进一步开发并采用定制照明工具，在白光照射下观察和计数细胞。使用该装置，他们以小簇的形式观察了立方体和纺锤形细胞聚集体。在细胞计数实验期间，Dai等人。清楚地区分单个细胞并计算细胞浓度，这与从商业细胞计数器获得的结果非常一致以验证HSFM装置。此后，科学家们用荧光标记的抗体培养人体肝脏组织，使用配备绿色镜片的HSFM检测正常或有缺陷的特征。使用智能手机显微镜，戴等人。准确识别正常组织，癌旁组织和癌组织的图像。例如，

该研究小组然后使用HSFM带有绿色透镜以监测转染和增强的表达绿色荧光蛋白 ;一个内(EGFP报告基因来研究生理过程)的质粒。为此，他们将GFP标记的人NLRP3基因转染到293T人胚胎肾细胞系中，并用480nm蓝光激发转染的细胞，用于亮绿色荧光发射。通过绿色透镜过滤的激发光用于荧光发射，Dai等人。使用智能手机拍摄为绿点。对于两种镜片模型(模型I和II)，结果与使用常规显微镜测量的值相吻合。

戴等人。随后使用该设置来量化超氧化物的产生 ; 心血管和神经退行性疾病的生理标志物。为此，他们用MitoSox Red染色HBEC3-KT人支气管上皮细胞系，MitoSox Red是一种荧光探针，能够高度选择性地检测超氧化物，这是通过HBEC3-KT细胞与脂多糖(LPS)相互作用产生的。研究小组观察到MitoSox Red的平均荧光强度持续增加，以支持LPS触发后超氧化物的增加。

通过这种方式，Bo Dai及其同事使用基于镜头的智能手机为荧光显微镜提供了一个紧凑，经济的平台。该设置以细胞分辨率捕获图像，并在组织范围内捕获视野(FOV)。功能依赖于智能手机内的像素和图像传感器尺寸; 一种不断发展的技术。研究团队的灵感来自于之前关于名为DOTlens的智能手机镜头的研究工作在别处发展。这里展示的作品可作为现场便携式智能手机显微镜的下一代多功能镜头模块。戴等人。相信观察到的应用程序仅仅是冰山一角，未来HSFM设备应用的潜力更大。他们希望开发出用于额外荧光通道的彩色复合透镜，以显着提高经济型显微镜的性能。科学家们设想在护理点大规模生产用于移动和定制医疗保健应用的低成本，简单的HFSM设备。