Crvena krvna zrnca (RBC) prenose kiseonik po celom telu i mogu da prođu kroz kompleks uskih kapilara zbog svoje sposobnosti da se deformišu. „Deformabilnost eritrocita je važan pokazatelj njihovog zdravlja i funkcionalnosti, a promene u ovoj osobini mogu signalizirati prisustvo bolesti“, rekao je vanredni profesor Ie Ai na Univerzitetu za tehnologiju i dizajn u Singapuru (SUTD).
Poboljšanje trenutnih tehnika za merenje deformabilnosti eritrocita nudi prednosti u otkrivanju bolesti. Budući da je u stanju da rano otkrije promene deformabilnosti eritrocita, pacijenti se mogu dijagnostikovati i lečiti ranije, poboljšavajući njihovu prognozu. Rafinirani alati za merenje će takođe pomoći istraživačima da bolje razumeju deformabilnost eritrocita i njegove mehanizme, što će verovatno dovesti do novih terapija.
„Sve u svemu, poboljšanje načina na koji se meri deformabilnost eritrocita može dovesti do boljih dijagnostičkih alata, poboljšanog praćenja progresije bolesti i efikasnijih tretmana“, dodao je vanredni profesor Ai, koji je vodio studiju koja je razvila procenu deformabilnosti eritrocita zasnovanu na slici putem klasifikacije oblika. (IRIS) tehnologija.
U radu „Procena deformabilnosti crvenih krvnih zrnaca zasnovana na inteligentnoj slici putem dinamičke klasifikacije oblika“, vanredni profesor Ai i njegov tim predstavljaju IRIS kao novi pristup koji može da proceni deformabilnost eritrocita klasifikacijom oblika eritrocita koji prolazi kroz kanal. Studija je objavljena u časopisu Senzori i aktuatori B: Hemikalija.
IRIS koristi duboko učenje i radi u četiri faze: mikrofluidno podešavanje, snimanje slike, klasifikacija oblika i procena deformabilnosti.
RBC se prvo uvode u mikrofluidni kanal koji oponaša prirodno okruženje krvnog suda i deformiše se. Slike eritrocita u prolazu se zatim snimaju kamerom velike brzine i obrađuju modelom dubokog učenja koji je obučen da identifikuje i klasifikuje eritrocite u šest unapred definisanih oblika koji predstavljaju različita stanja deformacije eritrocita.
Na kraju, procenjuju se učestalost i tip svakog oblika pod različitim uslovima. Ovo obezbeđuje kvantitativne podatke o deformabilnosti eritrocita koji se mogu koristiti za proveru uticaja tretmana na zdravlje i funkcionalnost eritrocita.
Iako IRIS nije prva tehnika za merenje deformabilnosti eritrocita, njegova tehnologija zasnovana na mikrofluidima nudi mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne tehnike kao što su optička pinceta i mikroskopija atomske sile. Sa mikrofluidikom, IRIS proizvodi mnogo veći protok od tradicionalnih tehnika zasnovanih na jednoj ćeliji, ali se može automatizovati i pojednostaviti, smanjujući ručni rad obučenih operatera.
Mikrofluidni uređaji zahtevaju mnogo manje količine uzoraka i isplativiji su u poređenju sa opremom potrebnom u tradicionalnim tehnikama. Štaviše, mikrofluidni sistemi se lako integrišu u druge alate i skalabilni za masovnu proizvodnju. Ove prednosti čine takve sisteme veoma korisnim u široko rasprostranjenim kliničkim i istraživačkim okruženjima.
Mikrofluidika takođe omogućava preciznu kontrolu uslova protoka u kanalima, omogućavajući detaljne studije ponašanja eritrocita u različitim okruženjima koje kontrolišu korisnici. Što je najvažnije, mikrofluidne tehnike uključuju manje manipulacije ćelijama, čime se smanjuju šanse za veštačku promenu prirodnog stanja ćelije, što se može dogoditi kada se koristi mikroskopija atomske sile i optička pinceta.
Još jedna značajna prednost IRIS-a je njegova klasifikacija u četiri oblika (4SC). Korišćenje 4SC u poređenju sa nultim oblikom (0SC) ili klasifikacijom sa dva oblika (2SC) dovodi do veće osetljivosti zbog povećane rezolucije deformacionih stanja, bolje statističke snage i poboljšane tačnosti prepoznavanja oblika.
U suštini, 4SC klasifikuje RBC u četiri oblika koji uključuju srednja stanja deformacije. Ovo pruža prefinjeniji pogled na deformabilnost eritrocita u poređenju sa samo klasifikovanjem eritrocita u dva oblika (2SC) ili nijedan (0SC).
IRIS predstavlja nekoliko prednosti za upotrebu u kliničkim, terapijskim i istraživačkim okruženjima. Dobijanje detaljnih informacija o deformabilnosti eritrocita omogućava rano otkrivanje i dijagnozu bolesti, istovremeno omogućavajući personalizovane planove lečenja za svakog pacijenta.
Kao metod visoke propusnosti, IRIS je takođe koristan u testiranju lekova gde se generiše velika količina podataka. Konačno, sposobnost tehnologije da precizno modifikuje okruženje RBC-a upareno sa njegovom visokom osetljivošću omogućava istraživačima da proučavaju svojstva RBC-a pod različitim uslovima, poboljšavajući istraživačke i kliničke mogućnosti.
Doc. Ai ima za cilj da proširi i usavrši IRIS tehnologiju i da potvrdi njene rezultate kliničkim ishodima. Pored toga, on razmatra stvaranje prenosivog IRIS-a kako bi povećao njegovu dostupnost i obim primene. Sve u svemu, on predviđa da će IRIS postati pouzdan, efikasan i dostupan dijagnostički alat na duge staze.
