Name: Ohne Linsen auskommt, Fluoreszenz-Mikroskopie auf einem Chip (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 23 s
Description: Lernen Sie linsenlose Fluoreszenz-Mikroskopie auf einem Chip mit komprimierter Abtastung zur Bildrekonstruktion. Diese kompakte Plattform ermöglicht hochauflösende Bildgebung über ein ultraweites Sichtfeld für Hochdurchsatz-Anwendungen.

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A. Ozcan dankt der Unterstützung von NSF CAREER Award, der ONR Young Investigator Award 2009 und dem NIH Director des New Innovator Award DP2OD006427 aus dem Büro des Direktors, NIH. Die Autoren erkennen auch die Unterstützung der Bill &amp; Melinda Gates Foundation, Vodafone Americas Foundation und NSF BISH Programm (unter Awards # 0754880 und 0930501).

<ol><li>Coskun, A. F., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+field-of-view+lens-free+fluorescent+imaging+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Wide field-of-view lens-free fluorescent imaging on a chip.</a> Lab Chip. 10, 824-824 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensless+wide-field+fluorescent+imaging+on+a+chip+using+compressive+decoding+of+sparse+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Lensless wide-field fluorescent imaging on a chip using compressive decoding of sparse objects.</a> Opt. Express. 18, 10510-10523 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+Fluorescent+On-Chip+Imaging+of+Transgenic+Caenorhabditis+elegans+Over+an+Ultra-Wide+Field-of-View%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Lensfree Fluorescent On-Chip Imaging of Transgenic Caenorhabditis elegans Over an Ultra-Wide Field-of-View.</a> PLoS ONE. 6, e15955-e15955 (2011).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide-field+lensless+fluorescent+microscopy+using+a+tapered+fiber-optic+faceplate+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Wide-field lensless fluorescent microscopy using a tapered fiber-optic faceplate on a chip.</a> Analyst. , (2011).</li>
<li>Seo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Throughput+Lens-Free+Blood+Analysis+on+a+Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High-Throughput Lens-Free Blood Analysis on a Chip.</a> Analytical Chemistry. 82, 4621-4627 (2010).</li>
<li>Mudanyali, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compact%2C+light-weight+and+cost-effective+microscope+based+on+lensless+incoherent+holography+for+telemedicine+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Compact, light-weight and cost-effective microscope based on lensless incoherent holography for telemedicine applications.</a> Lab Chip. 10, 1417-1417 (2010).</li>
<li>Tseng, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+microscopy+on+a+cellphone%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Lensfree microscopy on a cellphone.</a> Lab Chip. 10, 1787-1787 (2010).</li>
<li>Lucy, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+iterative+technique+for+the+rectification+of+observed+distributions%5BTitle%5D)+AND+%22The+Astronomical+Journal%22%5BJournal%5D)">An iterative technique for the rectification of observed distributions.</a> The Astronomical Journal. 79, 745-745 (1974).</li>
<li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bayesian-Based+Iterative+Method+of+Image+Restoration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Bayesian-Based Iterative Method of Image Restoration.</a> J. Opt. Soc. Am. 62, 55-59 (1972).</li>
<li>Biggs, D. S. C., Andrews, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acceleration+of+iterative+image+restoration+algorithms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Acceleration of iterative image restoration algorithms.</a> Appl. Opt. 36, 1766-1775 (1997).</li>
<li>Candes, E., Wakin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Introduction+To+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Introduction To Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 21-30 (2008).</li>
<li>Kim, S., Koh, K., Lustig, M., Boyd, S., Gorinevsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Interior-Point+Method+for+Large-Scale+L1-Regularized+Least+Squares%5BTitle%5D)+AND+%22Selected+Topics+in+Signal+Processing%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Interior-Point Method for Large-Scale L1-Regularized Least Squares.</a> Selected Topics in Signal Processing, IEEE. 1, 606-617 (2007).</li>
<li>Candes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+restricted+isometry+property+and+its+implications+for+compressed+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Comptes+Rendus+Mathematique%22%5BJournal%5D)">The restricted isometry property and its implications for compressed sensing.</a> Comptes Rendus Mathematique. 346, 589-592 (2008).</li>
<li>Baraniuk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+Sensing+%5BLecture+Notes%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Compressive Sensing [Lecture Notes].</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 24, 118-121 (2007).</li>
<li>Romberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+via+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Imaging via Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 14-20 (2008).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Wir haben gezeigt, eine On-Chip Fluoreszenz-Mikroskopie-Plattform, die z. B. erreichen können &lt;4 &amp;mgr; m räumliche Auflösung über z. B.&gt; 0,6-8 cm-2-Feld-of-view, ohne die Verwendung von Objektiven, mechanisch-Scan-oder Dünnschicht-Interferenz-Filter. Bei dieser Technik, mit der Verwendung eines Glasfaser-Faceplate oder eine Verjüngung ist die Fluoreszenzemission von den Objekten mit einem 2D-Array von Glasfaserkabeln, bevor sie zu einem opto-elektronischen Sensor-Array wie eine CCD gelieferten gesam...

<table border="1"><tbody><tr><th> Material Name </th><th> Firma </th><th> Katalog-Nummer </th></tr><tr><td> Charge-Coupled Device (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-8300 </td></tr><tr><td> Charge-Coupled Device (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-11002 </td></tr><tr><td> Charge-Coupled Device (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-39000 </td></tr><tr><td> Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) </td><td> Mikron </td><td> MT9T031C12STCD </td></tr><tr><td> High-Power LED-Lichtquelle </td><td> Thorlabs </td><td> M455L2-C2 </td></tr><tr><td> Hochleistungs-LED-Treiber </td><td> Thorlabs </td><td> LEDD1B </td></tr><tr><td> Fasergekoppelte LED-Lichtquelle </td><td> Mightex </td><td> FCS-0625-000 </td></tr><tr><td> Vacuum Pen </td><td> Edmund Optics </td><td> NT57-636 </td></tr><tr><td> 2, 4, 10 um Fluospheres </td><td> Invitrogen </td><td> F-8826, F-8859, F-8836 </td></tr><tr><td> RBS Lysepuffer 1X </td><td> eBioscience </td><td> 00-4333 </td></tr><tr><td> SYTO 16 Markierungsreagens </td><td> Invitrogen </td><td> S7578 </td></tr><tr><td> LWL-Frontplatte </td><td> Edmund Optics </td><td> NT55-142 </td></tr><tr><td> LWL-Kegel </td><td> Edmund Optics </td><td> NT55-134 </td></tr><tr><td> Prismen </td><td> Edmund Optics </td><td> NT47-626, NT45-403 </td></tr><tr><td> Filter </td><td> Edmund Optics </td><td> NT39-417 </td></tr><tr><td> PDMS Elastomers </td><td> Dow Corning </td><td> Slygard 184 </td></tr></tbody></table>

ohne linsen auskommt, fluoreszenz-mikroskopie auf einem chip

Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

On-Chip-Linsen auskommt Bildgebung in der allgemeinen Ziele zu sperrig Objektiv-basierten optischen Mikroskopen mit einfacheren und kompakteren Bauformen zu ersetzen, insbesondere für das Hochdurchsatz-Screening-Anwendungen. Diese neue Technologie-Plattform hat das Potenzial, die Notwendigkeit für sperrige und / oder teure optische Komponenten durch die Hilfe von neuartigen Theorien und digitale Rekonstruktion Algorithmen eliminieren. In die gleiche Richtung, hier zeigen wir eine On-Chip Fluoreszenzmikroskopie Modalität, zB &lt;4 &amp;mgr; m räumliche Auflösung über einen ultra-wide field-of-view (FOV) von&gt; 0,6-8 cm 2 erreichen können, ohne die Verwendung von Objektiven , mechanisch-Scan-oder Dünnschicht-basierte Interferenzfilter. In dieser Technik wird Fluoreszenzanregung durch ein Prisma oder halbkugelförmige-Glas-Grenzfläche durch einen inkohärenten Quelle beleuchtet erreicht. Nach der Interaktion mit dem gesamten Objekt Volumen, das ist Anregungslicht von total-interne Reflexion (TIR) ​​Prozess, der an der Unterseite der Probe mikrofluidischen Chip auftretende wird abgelehnt. Die Fluoreszenzemission aus dem angeregten Objekte wird dann durch eine faseroptische Faceplate oder ein Kegel gesammelt und zu einem optoelektronischen Sensor-Array wie eine Charge-Coupled-Device (CCD) geliefert. Durch die Verwendung eines Druck-sampling basiert Decodieralgorithmus, die erworbenen lensfree raw fluoreszierende Bilder der Probe kann schnell verarbeitet werden, um z. B. Ertrag, &lt;4 &amp;mgr; m Auflösung über einen FOV von&gt; 0,6-8 cm 2. Darüber hinaus vertikal gestapelt Mikro-Kanäle, die durch z. B. getrennt sind, können 50-100 um auch erfolgreich abgebildet werden mit der gleichen lensfree On-Chip-Mikroskopie-Plattform, die weitere Erhöhungen der Gesamtdurchsatz dieser Modalität. Dieses kompakte On-Chip-Fluoreszenz-Imaging-Plattform, mit einem schnellen Druck-Decoder dahinter, könnte eher wertvoll für High-Throughput-Zytometrie, seltene Zellen Forschungs-und Microarray-Analyse.

A ohne Linsen auskommt, On-Chip-Fluoreszenz-Mikroskopie-Plattform wird gezeigt, dass kann image fluoreszierende Objekte über einen ultra-wide field-of-view von z. B.&gt; 0,6-8 cm2 mit &lt;4 &amp;mgr; m Auflösung mit einem Druck-Sampling-Basis Decodieralgorithmus. Eine solche kompakte und wide-field fluoreszierenden On-Chip-Bildgebungsverfahren könnte wertvoll für High-Throughput-Zytometrie, seltene Zellen Forschungs-und Microarray-Analyse.

Ohne Linsen auskommt, Fluoreszenz-Mikroskopie auf einem Chip

Die linsenlose Imaging-Technologie auf einem Chip zielt im Allgemeinen darauf ab, sperrige linsenbasierte optische Mikroskope durch einfachere und kompaktere Designs zu ersetzen, insbesondere für ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine linsenlose, chipbasierte Fluoreszenzmikroskopieplattform zur Abbildung fluoreszierender Objekte über ein extrem weites Sichtfeld zu demonstrieren. Zu diesem Zweck werden ein dünner Absorptionsfilter und eine faseroptische Bildwand vorsichtig auf einem optoelektronischen Sensorarray, oder CCDC moss, platziert, woraufhin ein mikrofluidischer Chip auf der Bildwand positioniert wird. Anschließend wird ein Prisma mithilfe von brechungsindexanpassendem Öl mit dem Mikrochip verbunden. Die fluoreszente Anregung erfolgt über die Seitenfläche eines rhombischen Prismas, und die holografische Beleuchtung wird über die obere Fläche desselben Prismas durchgeführt. Letztendlich können hochauflösende mikroskopische Bilder aus den aufgenommenen Fluoreszenzbildern gewonnen werden, indem die Rohbilder mithilfe digitaler Algorithmen decodiert werden. Falls erforderlich, können die decodierten fluoreszenten Objekte automatisch mit einer eigens entwickelten Schnittstelle gezählt werden.Objektiv auf Chip. Die Bildgebung zielt im Allgemeinen darauf ab, sperrige, objektivbasierte optische Mikroskope durch einfachere und kompaktere Designs zu erse

lensless-fluorescent-microscopy-on-a-chip

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Lensfree On-Chip-Bildgebung und Charakterisierung von Zellen dargestellt. Diese On-Chip-Cell-Imaging-Ansatz bietet eine kompakte und kostengünstige Tool für die medizinische Diagnostik und High-Throughput-Zellbiologie-Anwendungen, so dass es besonders geeignet für arm an Ressourcen-Einstellungen.

Ohne Linsen auskommt, On-Chip-Bildgebung von Zellen hat ein neues Instrument für High-Throughput-Zell-Biologie und der medizinischen Diagnostik

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Fluoreszenz-Nachweisverfahren für Mikrofluidik-Tropfen-Plattformen

Lensfree optischen Tomographie ist eine dreidimensionale Mikroskopie-Technik, die eine räumliche Auflösung von &lt;1 um bietet × &lt;1 um x &lt;3 &amp;mgr; m in x-, y-und z-Dimensionen jeweils über einen großen Imaging-Volumen von 15-100...

Lensfree On-Chip-tomographischen Mikroskopie beschäftigt Multi-Angle-Beleuchtung und Super-Pixel-Auflösung

Dieses Video zeigt die Immunfluoreszenzfärbung von Hippocampus-Neuronen von Ratten, die in einem mikrofluidischen Chip kultiviert wurden, um die neuronale Reifung und Konnektivität zu analysieren.

Fluoreszenz-Immunfärbung von Hippocampus-Neuronen der Ratte in einem mikrofluidischen Chip

Wir überprüfen unsere jüngsten Ergebnisse auf der Integration der Fluoreszenz-Mikroskopie und Imaging Durchflusszytometrie Tools auf einem Mobiltelefon mit kompakten und kostengünstigen opto-fluidischen Anlagen. Diese Handy-Basis Mikro-Analyse-Geräte könnte für durchflusszytometrische Analyse nützlich, wie die Ausführung verschiedener Zellzählung Aufgaben sowie für High-Throughput-Screening von z. B. Wasserproben in beschränkten Ressourcen-Einstellungen.

Weitfeld-Fluoreszenz-Mikroskopie und Fluoreszenz-Imaging Durchflusszytometrie auf einem Cell-phone

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Lernen Sie linsenlose Fluoreszenz-Mikroskopie auf einem Chip mit komprimierter Abtastung zur Bildrekonstruktion. Diese kompakte Plattform ermöglicht hochauflösende Bildgebung über ein ultraweites Sichtfeld für Hochdurchsatz-Anwendungen.

Ohne Linsen auskommt, Fluoreszenz-Mikroskopie auf einem Chip

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