Die traditionelle Mikroskopie erfordert Objektive, um Proben zu vergrößern, und kann zahlreiche optische Komponenten wie zusätzliche Objektive, Filter und Spiegel beinhalten, um Licht zu brechen und zu optischen Sensoren zu lenken. Die Ausgabe vom August 2012 von JoVE (Journal of Visualized Experiments) zeichnet sich durch die dritte Veröffentlichung des Ozcan-Labors (University of California, Los Angeles) über ihre von ihnen entwickelte objektivlose „on-chip“-Mikroskopieplattform aus.
Bereits 2009 veröffentlichte das Ozcan-Labor ihren ersten Artikel, der die Anwendung einer objektivlosen Abbildungsplattform demonstrierte, mit der Zellen in Vollblut abgebildet werden konnten. Bei dieser Abbildungstechnik wird eine Probe direkt auf ein optoelektronisches Sensorarray, wie die CCD- oder CMOS-Chips in einem herkömmlichen Camcorder, platziert. Anschließend wirft die LED-Beleuchtung von oben Schatten auf den Chip, die als digitale Hologramme aufgezeichnet werden und einer Bildverarbeitung unterzogen werden können. Nicht nur ermöglicht dieses objektivlose Abbildungssystem ein äußerst großes Gesichtsfeld (FOV von 0,6–8 cm2), sondern auch der Verzicht auf sperrige optische Komponenten macht es hervorragend für mikrofluidische Anwendungen geeignet. Die Ozcan-Gruppe demonstriert dies in ihrem Folgeartikel aus dem Jahr 2011 in JoVE, in dem fluoreszenzmarkierte weiße Blutkörperchen innerhalb eines mikrofluidischen Chips abgebildet werden.
In der Ausgabe vom August in JoVE demonstriert die Ozcan-Gruppe weitere Fortschritte ihrer objektivlosen Mikroskopieplattform, indem sie diese auf die tomographische Abbildung des Fadenwurms C. elegans anwendet. Durch die Änderung des Beleuchtungswinkels mithilfe einer motorisierten Drehvorrichtung zeigt die Ozcan-Gruppe, wie mehrere holographische Schnitte eines Probenpräparats erzeugt werden können, die nach der Verarbeitung zu Tomogrammen kombiniert werden können. Die Ozcan-Gruppe bestätigt den Erfolg ihrer 3D-Rekonstruktion des Wurms dadurch, dass sie angibt, dass die Pharynxtube, eine 5 Mikrometer dicke Struktur, nur in einem einzelnen Schnittbild und in einem 3D-rekonstruierten Querschnitt sichtbar ist.
Die kompakte und kostengünstige Bauweise der linsenfreien Abbildungssysteme – entwickelt und zusammengestellt von der Ozcan-Gruppe – macht sie besonders gut geeignet für Point-of-Care-Diagnoseanwendungen oder sogar für die mikroskopische Untersuchung mit Mobiltelefonen, die direkt vor Ort durchgeführt werden kann.
Am Ernest Gallo Clinic and Research Center der University of California, San Francisco lernt JoVE, wie man morphologische Veränderungen in einzelnen Zellen mithilfe der dreidimensionalen Fluoreszenzmikroskopie und computergestützten Analysen sichtbar macht. In diesem Verfahren erhalten die Zellen einen Agonisten, einen Antagonisten plus Agonisten oder keine Behandlung und werden für die Immunfluoreszenzmikroskopie vorbereitet. Dreidimensionale Bilder werden mit Hilfe eines Zwei-Photonen-Lasersystems aufgenommen, und die Fluoreszenzdaten werden am Computer mit Imaris und Matlab verarbeitet.
Um die Leistungsfähigkeit dieser Technik zu demonstrieren, quantifizieren unsere Autoren phänotypische Einzelzellveränderungen in transfizierten HEK293-Zellen. Eine dreidimensionale morphometrische Analyse zeigt dramatische Veränderungen in mit Agonist behandelten Zellen. Diese Veränderungen sind nicht immer erkennbar, wenn eine konventionelle 2D-Analyse verwendet wird. Diese Technik ermöglicht es, morphologische Veränderungen einzelner Zellen als Reaktion auf pharmakologische Stimuli zu quantifizieren und zu charakterisieren, und stellt somit ein leistungsfähiges neues Bewertungsinstrument für die Arzneimittelforschung bereit.
In dieser Ausgabe von JoVE Angewandte Physik reisen wir nach South Carolina, um die School of Materials Science and Engineering an der Clemson University zu besuchen. Hier zeigen uns Forscher, wie man Lithiumbatterien für die Laborforschung herstellt.
Die grundlegenden Bestandteile einer Lithium-Button-Zelle sind die Arbeits-Elektrode, der Lithium-Elektrolyt und eine Gegen-Elektrode aus Lithiumfolie. Die verschiedenen Komponenten der Button-Zelle werden sorgfältig zusammengesetzt und mit einer Crimpmaschine versiegelt. Die fertige Button-Zelle kann anschließend in einem Batterietester charakterisiert werden. Mithilfe ihrer selbst hergestellten Button-Zellen können unsere Forscher experimentieren, um unterschiedliche Materialien zur Herstellung der Kathoden von Lithium-Button-Zellen zu verwenden.
In dieser Ausgabe von JoVE Immunologie und Infektion reisen wir nach Basel, Schweiz, um zwei Techniken zur Diagnose von Helmintheninfektionen kennenzulernen. Außerdem sehen wir, wie Forscher den Shuttle-Lauf-Test bei Kindern durchführen, um die Auswirkungen dieser Infektionen auf die körperliche Fitness zu bewerten.
Helminthen sind parasitäre Würmer, die im menschlichen und tierischen Körper leben können. Viele Arten befallen den Darmtrakt und können über den Boden übertragen werden. Unsere Autoren demonstrieren die Kato-Katz-Technik, die zur Diagnose mehrerer häufiger bodenübertragener Helminthen verwendet wird. Außerdem zeigen sie die Baermann-Technik, bei der Licht genutzt wird, um die Migration bestimmter phototaktischer Helminthen aus Probenpräparationen heraus anzuregen. Die verschiedenen Helminthenarten können anschließend anhand ihrer Morphologie bestimmt werden.
Anschließend zeigen unsere Autoren, wie ein 20-Meter-Shuttle-Run-Test bei Kindern eingerichtet und durchgeführt wird, und wie die Auswirkungen von Helmintheninfektionen auf die körperliche Leistungsfähigkeit gemessen werden können. Diese Methode kann dabei helfen, die tatsächliche Belastung durch bodenübertragene Helmintheninfektionen für die Gesundheit insgesamt zu ermitteln.
Diese kurze Zusammenfassung hebt nur einige bemerkenswerte Video-Artikel hervor, die im August veröffentlicht werden. Wir präsentieren außerdem Artikel, die zeigen, wie Gene im Mittelhirn des Hühnerembryos exprimiert werden, wie die Transmigration von Neutrophilen in parallelen Flusskammern mit endothelialen Zellen untersucht wird und wie der proteolytische Abbau der extrazellulären Matrix präzise gemessen wird.