Lensless على رقاقة التصوير من الخلايا يوفر أداة جديدة للإنتاجية عالية الأحياء الخلوي والتشخيص الطبي

في هذا الفيديو ، يتم عرض إثبات المفهوم لقائمة العدسات على الرقاقة تسمى لوكاس. لوكاس تعني قائمة العدسات منصة مصفوفة مراقبة خلايا مجال الرؤية فائقة الاتساع بناء على تصوير الظل. على عكس إعدادات التصوير التقليدية ، لا تتطلب منصة Lucas أي أهداف مجهرية أو مكونات بصرية ضخمة أخرى.

بالنسبة إلى لوكاس ، يتم وضع العينة ذات الأهمية على شريحة مجهرية ويتم وضعها برفق بواسطة غطاء زجاجي متطابق. باستخدام قلم مفرغ ، يتم تحميل العينة على المنطقة النشطة من مجموعة المستشعرات الإلكترونية الضوئية. ثم تسجل منصة التصوير الصور المجسمة الرقمية للظلال أو قائمة العدسات لكل خلية ذات أهمية في مجال رؤيتها.

يمكن أن تحدد المعالجة الرقمية الآلية لظلال الخلايا هذه النوع والعدد والمواضع النسبية للخلايا داخل المحلول. يمكن أن يمتد مجال الرؤية إلى 18 سم مربع مع عمق مجال حوالي خمسة ملليمترات. ثم تتم معالجة صور الحيود المكتسبة رقميا بواسطة خوارزمية قرار مطورة خصيصا لتمكين توصيف وتحديد الخلايا أو الجسيمات المستهدفة.

يقدم Lucas منصة مصغرة تقلل التكلفة وتزيد بشكل كبير من إنتاجية التجارب القائمة على التصوير ، مما يجعلها متوافقة مع أحدث التقنيات المتقدمة في الموائع الدقيقة والبحوث البيولوجية. مرحبا ، أنا مختبر ROM Bio و Nano في قسم المحركات الكهربائية بجامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، وأنا أنتوني إرلينجر ، أيضا من مختبر النانو والضوئيات الحيوية. سنعرض لك اليوم إجراء للإنتاجية العالية وعدسة لتصوير محلول SA غير متجانس مثل عينة الدم الكاملة.

هذا الإجراء في مختبرنا تقنية تصوير جديدة ، والتي نسميها قائمة العدسات منصة مراقبة مصفوفة الخلايا الميدانية فائقة الاتساع بناء على تصوير الظل ، والتي نسميها لوكاس باختصار. لذلك دعونا نبدأ. لبدء العملية ، احصل على ثلاثة ملليلتر من الدم الكامل وميكروبيدات البوليسترين بأقطار مختلفة مثل خمسة و 10 و 20 ميكرومتر ، وقم بإحضارها إلى درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة.

باستخدام ماصة مصلية ، أضف ملليلترين من الوسائط السائلة الكلاسيكية RPMI 1640 كمخفف في أنبوب بولي بروبيلين معقم سعة خمسة ملليلتر. بعد فترة ترسيب مدتها 30 دقيقة ، اسحب 10 ميكرولترات من عينة كريات الدم الحمراء من قاع أنبوب جمع الدم بالكامل وانقلها إلى محلول RPMI. أضف حجما إجماليا قدره 20 ميكرولترا من ميكروبيدات البوليسترين إلى تخفيف RPMI لكريات الدم الحمراء وقم بتحريك محلول الخلية عن طريق الماصة برفق انقل خمسة إلى 15 ميكرولترا من المحلول غير المتجانس على زلة غطاء باستخدام ملقط.

ضع زلة غطاء ثانية متطابقة فوق المحلول. يجب أن تكون العينة محصورة بالتساوي بين زلات الغطاء. ثم باستخدام قلم مفرغ ، قم بتحميل العينة على المنطقة النشطة من مجموعة المستشعرات للتصوير.

ثم قم بإعداد كاشف تلطيخ مائي عن طريق الجمع بين 0.1٪ مخزن مؤقت مثل SNY ومحلول الميثيلين الأزرق أو NMB الجديد المخفف بنسبة حجم من اثنين إلى واحد ، يرجى الرجوع إلى البروتوكول المكتوب المصاحب للحصول على تفاصيل حول التحضير كمحاليل SNY و pum methylene blue. ثم في دورق البولي بروبلين ، امزج كاشف تلطيخ ACOA مع عينة الدم الكاملة بنسبة حجم من واحد إلى واحد ، باستخدام مزيج التحريك المغناطيسي لمدة دقيقتين. ثم احتضان 10 دقائق إضافية في درجة حرارة الغرفة بعد تحضين المحلول عند 1.99 مل من محلول سائل RPMI 1640 الكلاسيكي في أنبوب بولي بروبيلين سعة خمسة ملليلتر.

بعد ذلك ، انقل 10 ميكرولترات من محلول الدم الملون إلى RPMI للحصول على نسبة حجم من واحد إلى 200. ثم قم بتدوير المحلول لمدة 30 ثانية ، وقم بتدوير 10 إلى 100 ميكرولتر من محلول الخلية الملون بين زلات الغطاء أو داخل خزان الموائع الدقيقة. ثم باستخدام قلم مفرغ ، ضع العينة على المنطقة النشطة لمجموعة المستشعرات.

تستخدم منصة Lucas مجموعة مستشعرات إلكترونية ضوئية لتسجيل الصور المجسمة للخلايا التي لا أرض لها رقميا. لهذا الغرض ، يتم استخدام الأجهزة المشحونة أو CCDs من أجل تمكين إضاءة الطول الموجي القابلة للضبط ، يمكن استخدام أحادي اللون مع مصباح زينون جنبا إلى جنب مع ألياف السيليكا المنصهرة من الدرجة القياسية ، والتي تتكون من حزمة من الألياف وثقب يبلغ قطره حوالي 100 ميكرومتر يقع على ارتفاع حوالي خمسة إلى 10 سم فوق سطح المستشعر يمكن استخدام الطول الموجي القابل للضبط. توفر الإضاءة نظاما أساسيا مرنا حيث يمكن ضبط التوقيعات الثلاثية الأبعاد للخلايا ويمكن تصنيع التوقيعات الرقمية الهجينة عن طريق دمج أكثر من طول موجي لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء وتباين صورة لوكاس.

للحصول على توصيف أفضل ، يتم تحميل عينات الدقة المحصورة بين زلات غطاء على المنطقة النشطة من مجموعة المستشعرات ، مضاءة بشكل موحد بواسطة مصدر الضوء. تقع الصور المجسمة للحيود لكل خلية أو كائن صغير داخل محلول غير متجانس على مصفوفة المستشعرات التي تشكل صورة لوكاس. تتم معالجة صور حيود لوكاس المكتسبة بواسطة خوارزمية قرار مطورة خصيصا ، والتي تستخدم مكتبة صور حيود إحصائية للتوصيف الآلي وتحديد الخلايا المستهدفة أو الكائنات الدقيقة.

يوضح هذا الشكل صورة موضوعية تقليدية 40 × لمحلول غير متجانس من خمسة و 10 و 20 ميكرومتر ، والبوليسترين ، والميكروبيدات ، ومورفولوجيا cells. 3D الدم الأحمر ، ومعامل الانكسار ، والتكوين البيني. يختلف تعقيد هذه الجسيمات عن بعضها البعض.

يمكن تمييز بعض هذه الميزات تحت المجهر التقليدي ، ولكن على مجال رؤية محدود للغاية أقل من 0.5 ملم مربع في منصة لوكاس. كل هذه الجسيمات الدقيقة تظهر أنماطا ثلاثية الأبعاد مختلفة بشكل فريد مثل بصمة الإصبع. لذلك ، يمكن تمييزها دون أي غموض بناء على قوامها ثنائي الأبعاد.

يمكن ل Lucas مراقبة مجال رؤية واسع للغاية يمكن أن يصل حجمه إلى 10 إلى 20 سم مربع. أوامر الحجم أكبر من المجاهر القياسية القائمة على العدسات. هذه صورة موضوعية 40 × لعينة دم كاملة ملطخة باستخدام منصة لوكاس.

تختلف السمات الداخلية لخلايا الدم البيضاء الملطخة بكفاءة عن طريق تعديل معامل الانكسار وخصائص تشتت نوى الخلايا. يتم تسجيل أنماط الحيود المميزة لكل خلية على حدة بواسطة مصفوفة المستشعرات. يظهر هذا ميزة أخرى لمنصة لوكاس كأداة قوية لقياس الخلايا في نقطة الرعاية وأغراض التشخيص.

كمنصة مؤتمتة بالكامل للتوصيف السريع للخلايا ذات الأهمية ، تتم معالجة صور حيود لوكاس رقميا باستخدام برنامج قرار مطور مخصص. في هذا الشكل ، تتم معالجة خليط غير متجانس من خلايا الدم الحمراء والميكروبيدات بواسطة الواجهة. الخوارزمية قوية في الكشف عن المناطق عالية الكثافة وكذلك الجسيمات ذات نسبة الإشارة إلى الضوضاء المنخفضة ، مثل حبات الميكرومتر الثلاثة.

يتم عرض صورة معالجة في واجهة Lucas المخصصة هنا. يسمح البرنامج بالإدخال لمواصفات مختلفة مثل حجم بكسل المستشعر أو الطول الموجي للإضاءة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء تحديدات للصورة ويمكن تحديد أنماط الخلايا.

يتم حساب العينة بناء على هذه البيانات ويتم عرض الصورة المميزة للمستخدم. لقد أوضحنا لك للتو كيفية تصوير الخلايا وتوصيفها باستخدام منصة لوكاس عالية الإنتاجية. عند القيام بهذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أنه يمكن تطبيق التجارب المثبتة على مجموعة متنوعة من الخلايا والجسيمات الدقيقة.

كما أنه يتيح توصيف خلية واسعة النطاق للغاية وعالية الإنتاجية لحل غير متجانس. هذا كل شيء. شكرا على المشاهدة ونتمنى لك السعادة في تجاربك.