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

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine Handykamera in eine Fluoreszenzmikroskopieplattform oder ein Fluoreszenz-Bildgebungszytometer umzuwandeln. Zunächst wird die Fluoreszenzemission durch eine angebrachte Linse gesammelt, die zwischen dem Mobiltelefon, der Kameraeinheit und der interessierenden Probe platziert wurde. Als nächstes weist ein einfacher Kunststofffilter innerhalb des Aufsatzes das gestreute Anregungslicht zurück, wodurch ein Dunkelfeldhintergrund für die Fluoreszenzbildgebung entsteht und das Kamerahandy in ein Fluoreszenzmikroskop oder bildgebendes Zytometer umgewandelt wird.

Im letzten Schritt wird ein Bild oder Video von den interessierenden fluoreszierenden Partikeln mit der Kamera im Nachtmodus aufgenommen. Letztlich können fluoreszierende Kügelchen oder Zellen mit der Handykamera abgebildet und charakterisiert werden. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Massen, wie bei der Verwendung herkömmlicher Fluoreszenzmikroskope, besteht darin, dass das auf Mobiltelefonen basierende Mikroskop kompakt, leicht und kostengünstig ist und das Potenzial für den Einsatz in der Point-of-Care-Diagnostik hat.

Bei ressourcenbegrenzten Einstellungen, in denen keine konventionellen Gesundheitsdienste verfügbar sind, beginnen Sie bei der Montage des opt fluidischen Weitfeld-Fluoreszenzmikroskops damit, die konvexe Planlinse in der spezifischen Position des Linsenhalters in den optischen Aufsatz einzusetzen. Legen Sie dann den Kunststofffilter auf die Filterwanne und schieben Sie ihn in den Aufsatz. Setzen Sie anschließend das LED-Fach in den Aufsatz ein.

Setzen Sie die Objektträger aus dem Probenglas in das Probentablett ein, und schieben Sie dann das Probentablett in den Aufsatz. Nachdem die LEDs auf den Probenclip gerichtet sind, wird die montierte optofluidische Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie auf das Mobiltelefon aufgesetzt, so dass die zusätzliche Linse direkt mit der Kameralinse des Mobiltelefons in Berührung kommt. Schalten Sie nun mit dem Schalter am Aufsatz die LEDs ein und bilden Sie die zu untersuchende Probe mit der Handykamera ab.

Im Nachtmodus. Wenn große Mengen flüssiger Proben zum Nachweis seltener Ereignisse gesiebt werden müssen, kann ein optofluidisches Durchflusszytometriegerät montiert werden. Beginnen Sie damit, die sphärische Linse A in den Aufsatz einzusetzen.

Kleben Sie dann den Absorptionsfilter aus Kunststoff vor das Kameraobjektiv und schieben Sie die mikrofluidische Kammer in den Aufsatz. Befestigen Sie nun den zusammengebauten optofluidischen Aufsatz für die fluoreszierende Bildgebungszytometrie an das Mobiltelefon, so dass die zusätzliche Linse direkt mit der Kameralinse des Mobiltelefons in Berührung kommt, und verwenden Sie den Schalter am Aufsatz, um die LEDs einzuschalten. Schließen Sie anschließend den mikrofluidischen Kanal an die Spritzenpumpe an und geben Sie die flüssige Probe mit einer konstanten Durchflussrate in das mikrofluidische Gerät ab.

Nehmen Sie dann mit dem Videomodus der Handykamera einen Film der fluoreszierenden Zellen auf, die durch den mikrofluidischen Kanal fließen, um fluoreszierende Mikropartikelproben vorzubereiten. Mischen Sie zunächst 10 Mikroliter grün fluoreszierende Kügelchen und 10 Mikroliter rot fluoreszierende Kügelchen mit 40 Mikrolitern entionisiertem Wasser. Geben Sie mit einer Mikropipette 10 Mikroliter der Bead-Mischung auf einen Objektträger.

Verwenden Sie dann einen weiteren Glasobjektträger, um eine Sandwichstruktur zu erstellen. Zum Schluss legen Sie die Sandwichstruktur in die Probenablage des Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie-Aufsatzes ein und schieben sie in den Handy-Aufsatz. Um eine fluoreszenzmarkierte Probe weißer Blutkörperchen herzustellen, übertragen Sie zunächst 200 Mikroliter einer Vollblutprobe aus einem EDTA-Blutentnahmeröhrchen in ein 1,5-Milliliter-Polystyrolröhrchen.

Geben Sie dann einen Milliliter Lysierungspuffer für rote Blutkörperchen in die 200-Mikroliter-Vollblutprobe und mischen Sie nach fünf Minuten gründlich, zentrifugieren Sie die lysierte Blutprobe. Entfernen Sie dann den Überstand resuspendiert, das Pellet der weißen Blutkörperchen in 200 Mikrolitern PBS, und mischen Sie die Zellen nach dem Zentrifugieren vorsichtig. Entfernen Sie erneut den Überstand und suspendieren Sie ihn in PBS.

Geben Sie anschließend fünf Mikroliter einer millimolaren Cyto 16-Lösung zu den weißen Blutkörperchen und inkubieren Sie die Probe 30 Minuten lang in Aluminiumfolie. Nachdem Sie die Probe heruntergeschleudert haben, resuspendieren Sie das markierte Pellet der weißen Blutkörperchen in mehr PBS und übertragen Sie fünf bis 10 Mikroliter der Zellprobe auf ein Deckglas. Legen Sie ein zweites Deckglas auf die Oberseite der Probe und setzen Sie dann die Sandwich-Deckgläser in das Probentablett ein.

Bilden Sie die Probe mit dem Fluoreszenzmikroskop-Aufsatz Ihres Mobiltelefons ab. Alternativ können die markierten Zellen kontinuierlich durch den mikrofluidischen Kanal mit einer tragbaren, batteriebetriebenen automatischen Spritzenpumpe gefördert werden. Nehmen Sie dann mit der Handykamera im Videomodus einen fluoreszierenden mikroskopischen Film der fließenden Zellen auf.

Fluoreszierende Zellen oder Partikel können im statischen Modus abgebildet werden, so dass ohne jegliche Strömung ein sehr großes Probensichtfeld mit einer räumlichen Auflösung von etwa 10 Mikrometern beobachtet werden kann. In dieser Abbildung wurden beispielsweise grüne und rote fluoreszierende Kügelchen abgebildet. Eine ordentliche Bildqualität wird über ein Sichtfeld von etwa 81 Millimetern im Quadrat zu den Rändern des zentralen Sichtfeldes erreicht.

Allerdings gibt es hier aberrierte Regionen, es werden Handybilder von fluoreszierend markierten weißen Blutkörperchen gezeigt. Dieser Einschub zeigt ein digital vergrößertes Handybild von fluoreszierend markierten weißen Blutkörperchen, die aus dem Hauptbild abgeschnitten wurden. In diesem Einschub werden die Ergebnisse der kompressiven Dekodierung für den ersten Einschub gezeigt: Das dekodierte Bild weist einen ähnlichen Grad an Klarheit auf wie die gleiche Zellprobe, die auf einem 10-fach-Objektiv mit einem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop desselben Sichtfeldes betrachtet wird.

Wenn Sie sich dieses Video ansehen, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Ihr Mobiltelefon in ein forensisches Mikroskop oder ein bildgebendes Zytometer umwandeln können, um die bildgebende Charakterisierung und den Inhalt von forensischen Kügelchen oder Zellen zu ermöglichen.