Name: Magnetic Levitation Gekoppelt mit tragbaren Imaging und Analyse für Krankheitsdiagnostik (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Lernen Sie die magnetische Levitationstechnik zur dichtebasierten Zellanalyse für die Diagnose von Sichelzellenanämie. Diese Methode ermöglicht die Trennung von Blutzellen und erfordert minimale Ausrüstung.

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Die Autoren danken Dr. Matthew Heeney vom Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute und Dr. Farzana Pashankar vom Yale-New Haven Hospital für die Bereitstellung von Sichelzell-Patientenproben. Die Autoren danken Chu H. Yu und Ashwini Joshi für ihre Unterstützung beim Testen dieser Proben und bei der Zusammenstellung der Daten.
S.T. dankt dem American Heart Association Scientist Development Grant (15SDG25080056) und dem University of Connecticut Research Excellence Program Award für die finanzielle Unterstützung dieser Forschung. S.K. erkennt an, dass dieses Material auf Arbeiten basiert, die durch das National Science Foundation Graduate Research Fellowship (DGE-1247393) unterstützt wurden.

Ethische Erklärung: Alle Verfahren menschlichen Blutproben beteiligt sind, wurden durchgeführt nach den institutionellen Regelungen. Alle Protokolle wurden vom Institutional Review Board überprüft und genehmigt. Eine informierte Zustimmung wurde von allen Teilnehmern gegeben. 1. Probenvorbereitung für die Sichelzellenanämie - Diagnose 5, 8 <ol><li> Bereiten Sie eine 50 mM Lösung von Gadobutrol in Hanks Balanced Salt Solution (HBSS). </li><li> Man löst 10 mM Natriummetabisulfit in der Gadolinium-Lösung. HINWEIS: Natriummetabisulfit ist giftig beim Einatmen und reizt stark Haut und Gewebe. Es ist eine ätzende Säure, wenn sie mit Wasser vermischt. Es zersetzen können giftige Dämpfe Oxid von Schwefel und Natrium zu emittieren, wenn sie auf eine hohe Temperatur erhitzt. </li><li> Erhalten Blutprobe entweder über der Fingerkuppe oder venipuncture. <ol><li> Zeichnen Sie Blut ein Stechgerät mit einem sauberen, Einweglanzette verwenden. ApLagendruck in der Nähe der durchbohrten Seite und wischen Sie den Blutstropfen gebildet drei- bis viermal so vor Blut mit einer Pipette zu sammeln; darauf achten, nicht mit dem Finger auf &quot;Milch&quot; durch das Gewebe quetschen, da dies zu einer Verunreinigung der Probe mit Gewebeflüssigkeit führen. </li><li> Alternativ ziehen Blut unter Verwendung von Standardverfahren venipuncture 14. HINWEIS: Wenn Proben für mehr als ein paar Stunden gelagert werden, sammeln und das Blut in einen Vacutainer mit einem Antikoagulans wie EDTA. </li></ol></li><li> In weniger als 1 ul Blut zu 100 ul des Gadolinium-Natriummetabisulfit-Lösung. </li></ol> 2. Probenvorbereitung für die WBC - Cytometry 7 <ol><li> Erhalten Blutprobe entweder über der Fingerkuppe oder venipuncture, wie in Abschnitt 1. </li><li> Optional: Lyse RBCs mit einem RBC-Lyse-Puffer. Pipette 5 ul Blut in 500 ul Puffer RBC-Lyse und 3 bei Raumtemperatur inkubieren - 5 min. HINWEIS:dies kann die Schwebebereich einer isolierten Population von weißen Blutkörperchen zu bestätigen erfolgen. Allerdings ist es nicht notwendig, diesen Schritt durchzuführen, wie die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass RBCs bei einer deutlich niedrigeren Position als WBL levitieren. </li><li> Verdünnen Sie Vollblut 1: 1000 in 25 mM Gd in HBSS HINWEIS: wenn Zell-Lyse durchgeführt wurde, verdünnte die lysierte Probe 9: 1 lysierte Probe: 250 mM Gd eine Probe enthält 25 mM Gd zu erhalten. </li></ol> 3. Analyse der Proben der Magnetschwebebahn - Plattform 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Starten Sie die Magnetschwebebahn - Gerät: <ol><li> Für die unabhängige Vorrichtung, schließen Sie das Gerät, lassen Sie es an die Macht, und setzen Sie auf eine flache, ebene Oberfläche. </li><li> Für die Smartphone-kompatible Version, starten Sie die Anwendung Smartphone und Swipe Bild eingeben linksAufnahmemodus, und auf einer flachen, ebenen Oberfläche. </li></ol></li><li> Für statische Magnetschwebebahn: <ol><li> Legen Sie die vorbereitete Probe in eine quadratische Glas Mikrokapillarröhre durch das Ende in die Lösung getaucht wird und damit die Probe die Kapillare durch Kapillarwirkung zu füllen. </li><li> Dichten Sie das Ende mit einem Rohrdichtstoff langsam ein Ende der Kapillare in das Material gedrückt wird. </li><li> Legen Sie die Kapillare zwischen den Magneten des Magnetschwebegerät , so dass nur 1 cm der Röhre sichtbar bleibt (bitte Abbildung 3 eine Abbildung der Probenvorbereitung zu sehen). HINWEIS: Dieser Schritt bleibt die gleiche sowohl für die Smartphone-kompatibel und in sich geschlossenes Gerät. </li><li> Warten Sie 10 min, ohne das Gerät zu stören oder die Kapillare. </li></ol></li><li> Für Magnetschwebebahn Fluss unterstützt: <ol><li> Legen Sie die Probe in das Probenröhrchen. </li><li> Schließen Sie den Zulaufschlauch zwischen dem Probenbehälter und microcapillary und den Ablaufschlauch zwischen der Mikrokapillare und Abfallbehälter verbinden. </li><li> Stellen Sie die LED-Intensität und Strömungsparameter. </li></ol></li><li> Stellen Sie sicher, dass die Zellen im Blickfeld sichtbar sind, dann die Aufnahmetaste drücken, um ein Bild (Taste 3 auf dem eigenständiges Gerät und die Kamera-Taste auf der Unterseite des Bildschirms in der Smartphone-Anwendung) zu erfassen. HINWEIS: Wenn ein USB verwendet wird, um die Bilder zu speichern, erstellen Sie einen Ordner &quot;Bilder&quot; genannt, und stecken Sie den USB vor auf dem Gerät zu drehen. Wenn kein Laufwerk vorhanden ist, speichert das Gerät die Bilder im internen Speicher und später übertragen. HINWEIS: Mehrere Bilder aufgenommen werden können, und analysiert, um die Gefahr von Anomalien zu verringern, indem die Kapillare in bzw. aus etwa ½ cm zwischen Bilderfassung bewegt. HINWEIS: Wenn die Anzahl der Zellen innerhalb des Sichtfeldes zu hoch oder zu niedrig ist (wie auf der Benutzeroberfläche erkannt und gemeldet), verschieben sich die Kapillare in das oder aus dem Gerät oder bereiten eine andere sample. </li><li> Entfernen Sie die Probe und entsorgen Sie die Probe nach den institutionellen oder lokalen Vorschriften. Die Kapillaren sind als scharfe entsorgt werden. </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig3.jpg" /> Abbildung 3: Probenvorbereitung und Benutzeroberfläche. (A) Das Probenvorbereitungsverfahren beinhaltet des Subjekts Fingerstech, ein Blutstropfen bildet, Übertragen des Bluttropfens auf die Probentestlösung, Rühren der Probe und dem Laden in ein Kapillarröhrchen durch Kapillarwirkung, und das Einsetzen der Probe in die Magnetschwebebahn Gerät. (B) Diese Probenvorbereitungsschritte werden auch auf dem Bildschirm des Geräts angezeigt Probenvorbereitung zu führen. (C) Das Gerät verfügt über vier Tasten: eine Taste in das Musterbild zu vergrößern, um den Fokus mit der Einstellknopf richtig einzustellen; eine Taste ein einzelnes m zu erhaltenessung (a 5 s Verzögerung umgesetzt wird Zeit für den Benutzer zu ermöglichen, die Probe einzusetzen); eine Zeitraffer-Messung (6 Bilder werden in 5 s Intervallen genommen); und eine Taste, um einzuschalten, das Gerät nach Gebrauch aus. Wiedergabe mit freundlicher Genehmigung aus Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig3large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 4. Bildanalyse 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Führen Sie die Bildanalyse-Software auf dem Gerät für die entsprechende Probe (Zellverteilung oder Zelltyp-Trennung) enthalten. ANMERKUNG: Die in sich geschlossene Vorrichtung wird die Analyse automatisch durchgeführt und auf der graphischen Benutzeroberfläche angezeigt. Für die Smartphone-kompatible Geräte, die Analyse durchzuführen, gehen Sie in die Galerie einnd die gewünschte Videodatei auswählen analysiert werden. </li><li> Bitte beachten und die Ausgabe der Analyse aufzeichnen, die auf dem Bildschirm angezeigt. HINWEIS: Für die Zellverteilungsanalyse (wie Sichelzellenkrankheit Diagnose), wird die Ausgabe der Breite der Beschränkung der Zellpopulation sein. HINWEIS: Für Zelltyp Trennung (wie WBC identification), wird der Ausgang identifiziert ein Bild mit der WBC Population ist. Um die Anzahl der Zellen pro Mikroliter zu berechnen, um die durchschnittliche Anzahl von WBCs pro Bild um den Faktor 2,000 zu multiplizieren. wenn 5 WBL beobachtet wurden, würde dies anzeigen, zum Beispiel 10.000 WBL / ul. Der Normalbereich wird allgemein als 3500 sein - 11.000 WBL / ul. </li><li> Die Analyse zu wiederholen, indem die Probenröhrchen Bewegen in die oder aus der Vorrichtung etwa ½ cm und Einfangen ein anderes Bild analysiert werden, wie oben beschrieben. HINWEIS: Es wird empfohlen, die Analyse 5 zu wiederholen - 6 mal pro Probe Fehler zu vermeiden. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren Stephanie Knowlton und Savas Tasoglu sind Gründer und Kapitalbeteiligungen an mBiotics, einem Start-up, das daran arbeitet, die hier beschriebene Magnetschwebeplattform für Point-of-Care-Diagnoselösungen zu kommerzialisieren. Ein vorläufiges Patent mit dem Titel "Magnetic Levitation with On-Board Optical Imaging and Image Analysis for Density-Based Separation, Identification, And Measurement" wurde bei der UCONN Case No. 16-027 für die hier beschriebene Technologie eingereicht.

Kritische Schritte im Rahmen des Protokolls Kritische Faktoren in diesem Verfahren umfassen die richtige Ausrichtung der Magnete. Wenn die Magnete sich lösen oder getrennt mehr als normal in dem Gerät, kann dies Auswirkungen auf die Ergebnisse. Zu steuern, um diesen Fehler oder andere in dem Prozess, eine Dichte gesteuerten Teilchen, wie Polystyrol-Mikrokügelchen, kann periodisch für Veränderungen über die Zeit zu steuern, verwendet werden. Ferner ist Schwebezeit wichtig, damit die Zellen ein Gleichgewicht zu err...

Hier stellen wir eine Technologie-Plattform und eine Technik, die Magnetschwebebahnen verwendet gekoppelt mit automatisierten Bildgebung und Analyse der Dichteverteilung von den Zellen eines Patienten als Indikator für die Krankheit zu analysieren. Dieser vielseitige Ansatz für dichtebasierte zytometrische Analyse kann letztlich zu einer Reihe von Krankheitsdiagnostik angewendet werden. Um jedoch mit Point-of-care-Tests und die Verwendung in Entwicklungsländern kompatibel zu sein, muss der Technik Anforderungen erfüllen zu niedrigen Kosten, Portabilität und Benutzerfreundlichkeit. Das Gerät und Verbrauchsmaterialien müssen leicht zu geringen Kosten erhalten werden. Die Probenvorbereitung muss einfach sein, Analyse sollte mit minimalen Anforderungen für die Benutzereingabe oder Interpretation automatisiert werden, und die Ergebnisse sollten schnell zurückgegeben werden. als nützlich in klinischen als auch den Entwicklungsländern weiteren muss das Gerät kompakt und tragbar sein. So haben wir eine Vorrichtung und ein Verfahren zu verwenden Magnetschwebebahn in Point-of-Care-kompatiblen technol entwickeltnologie durch Kopplung automatisierten Bildgebung und Bildanalyseergebnisse in Bezug auf die Dichteverteilung einer Population von den Zellen eines Patienten zurückzukehren. Point-of-Care-Technologien bieten einen bemerkenswerten Vorteil gegenüber aktuellen klinischen Labortestverfahren. Die derzeit verfügbaren Technologie ist zu teuer durch einen Kliniker besessen zu werden oder zu komplex durch medizinisches Personal durchgeführt werden. Viele dieser Verfahren erfordern arbeitsintensive Protokolle, die von einem ausgebildeten Techniker durchgeführt werden müssen. Aus diesen Gründen werden Patientenproben wie Blut oder Urin im Allgemeinen in der Arztpraxis gesammelt dann transferiert zu einer entfernten, zentralen Prüflabor für klinische Tests, die mehrere Tage dauern für den Arzt können die Ergebnisse des Tests zu erhalten. Dies kann zu Verzögerungen führen oder Komplikationen im Verlauf der Behandlung in einigen Fällen macht diese Tests sehr teuer und ineffizient (eine finanzielle Belastung für die Versicherungszahler verursacht), und macht weiter vieleDiagnose unzugänglich in ressourcenarmen Einstellungen und Entwicklungsländern. Hier stellen wir eine Magnetschwebetechnik gekoppelt mit automatisierten Bildgebung und Analyse sowohl in einer Vorrichtung mit eingebettetem Bildgebung und Verarbeitung (Abbildung 1) und einem Smartphone-kompatiblen Gerät (Abbildung 2). Diese Magnetschwebebahn-basierte Geräte repräsentieren eine breit anwendbare Plattformtechnologie, die das Potential hat, zu einer Reihe von verschiedenen medizinischen diagnostischen Anwendungen eingesetzt werden. Die Magnetschwebebahn Ansatz Funktionen basierend auf einem Gleichgewicht zwischen zwei Kräfte: eine magnetische Kraft und eine Auftriebskraft 1, 2, 3. Wenn ein Teilchen in einem paramagnetischen Medium suspendiert und in einem Magnetfeld von zwei Magneten, deren gleichnamige Pole einander gegenüber, um eine magnetische Kraft wirkt auf die Teilchen in Richtung auf die Mittellinie zwischen den beiden magn erzeugt eingefügt<html> ets. Die Auftriebskraft wird durch die relative Dichte des zu dem Suspensionsmedium verglichen Teilchen verursacht und ist nach oben in dem Fall von Teilchen weniger dicht als die mittlere und nach unten in dem Fall von Teilchen eine höhere Dichte als das umgebende Medium. Auf der Grundlage dieser beiden Kräfte, Partikel eine Gleichgewichtsschwebeposition in dem Feld zu erreichen, die diese beiden Kräfte ausgleicht; Diese Position ist direkt mit der Dichte des Teilchens, mit dichteren Teilchen niedriger im Bereich levitating als weniger dichte Teilchen. Ein Abbildungsmodul, entweder ein eingebautes in Smartphone - Kamera 4, 5, 6 oder unabhängige optische Komponenten mit einer Vergrößerungslinse ausgestattet 7, 8 werden verwendet , um die Positionen der Partikel sichtbar zu machen. Bildverarbeitung, entweder über eine Smartphone - Anwendung 4, 5,= &quot;Xref&quot;&gt; 6 oder ein eingebettetes Verarbeitungseinheit 7, 8, verarbeitet dann die aufgenommenen Bilder der räumlichen Verteilung , und daher zu quantifizieren, die Dichteverteilung der Bevölkerung. Um nur einige interessierende Teilchen pro Milliliter größere Proben (wie diejenigen , zu analysieren, kann Strom direkt in die Vorrichtung integriert werden, die Partikel Levitation sind und wie sie sich durch den Abbildungsbereich (2) passieren analysiert. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig1.jpg" /> Abbildung 1: Autarke Magnetic Levitation Plattform. (A) Compact Magnetschwebebahnen Vorrichtung mit einer magnetischen Fokussierungsmodul Abbildungskomponenten (eine Leuchtdiode (LED), eine optische Linse und einer Kamera - Detektor), und eine Verarbeitungseinheit mit einem Anzeigebildschirm. (B) Die magnetische Feldstärke in der cross-Abschnitt des Bereichs zwischen den Magneten, wenn die Probe eingeführt ist. Die Feldstärke ist am größten an der Oberfläche der Magneten und nähert sich Null an der Mittellinie zwischen ihnen. (C) Teilchen, wie Zellen, innerhalb der magnetischen Felderfahrung mehrere Kräfte: eine Magnetkraft (F m) in Richtung der Mittellinie zwischen den Magnetics, mit Größe von der Position des Partikels Variierens basiert; eine Gravitationskraft (F g &#39;) , die auf der Partikeldichte relativ zu derjenigen des Suspensionsmediums und eine Widerstandskraft (F d) Widerstand gegen die Teilchenbewegung abhängt. Wiedergabe mit freundlicher Genehmigung aus Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig2.jpg" /> Feigeure 2: Smartphone-kompatibel Magnetic Levitation Platform Flow unterstützt. (A - c) Front (a), Seite (b) und zurück (c) Ansichten der Magnetschwebebahn Vorrichtung (d) Die Komponenten des Gerätes gehören: 1) der Magnetschwebetechnik - Modul, einschließlich Permanentmagneten, eine Vergrößerungslinse, und eine LED und Lichtdiffusor, 2) Smartphone Fall, 3) Elektronik, einschließlich eines Mikrocontrollers, Pumpentreiber und Bluetooth-Empfänger, 4) Mikropumpenhalter, 5) verstellbare Öffnung, 6) Abfallrohrhalter, 7) Batteriehalter, 8 ) Probenhalter, 9) Doppelzweck-Stand und Deckel. (E) schematisches Fluss, der Probe durch das Magnetfeld zeigt Pumpen. (F) Querschnitt des Magnetschwebemodul, das zeigt , wie Teilchen unterschiedlicher Dichten auszurichten , wie sie durch das Feld gepumpt werden; weniger dichte Teilchen, wie Partikel 1, wird bei einer höheren Schwebehöhe t äquilibrierenhan dichteren Teilchen, wie Teilchen 2. Wiedergabe mit freundlicher Genehmigung aus Amin, et al. 1 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Die Mindestanforderungen für die Verwendung von jeder Probe für die Dichteverteilungsanalyse in diesem System umfassen die Fähigkeit, eine Suspension von Zellen oder Teilchen, die größer als etwa 5 &amp; mgr; m und weniger zu erhalten als etwa 250 um in der Größe (für die Bildgebung und Bildverarbeitung), und seine Kompatibilität mit in einer Lösung eines paramagnetischen Lösungsmischen wie das Gadobutrol hier verwendet. Für die Krankheitsdiagnose umfassen kompatible Anwendungen solche, in denen (i) Zellen von Interesse von Natur aus eine veränderte Dichte aufweisen, wenn sie eine Erkrankung im Vergleich zu gesunden Kontrollen tragen, (ii) kann eine Dichteänderung in der Zelle durch Zugabe eines Reagens oder einige induziert werden Alternative Behandlung für eine kurze incubation Zeit, oder (iii) verschiedene Zelltypen werden in einer einzigen Probe identifiziert und von Natur (oder über irgendeine Behandlung) haben einzigartige charakteristische Dichten. Sichelzellenanämie ist eine genetische Erkrankung eine mutierte Form von Hämoglobin verursacht, HbS, in eine Person , die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) hergestellt werden, die in intermittierenden gefäßverschließenden Ereignisse und chronische hämolytische Anämie 9 führen kann. Es wird unter Verwendung von entweder Hämoglobin diagnostiziert isoelektrische Fokussierung, Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) Fraktionierung oder Hämoglobin Elektrophorese, die sehr genau sind, müssen jedoch in einem klinischen Testlabor durchgeführt werden, da sie mit Point-of-care-Einstellungen nicht kompatibel sind. Löslichkeit und papierbasierte Tests für die Sichelzellkrankheit wurden vorgeschlagen, aber erfordern in der Regel subjektive Benutzer Interpretation und Bestätigungstest. Hier verwenden wir eine dichtebasierte Ansatz Sichel RBCs zu identifizieren, die eine höhere Dichte als RB erreichenCs von Menschen ohne Sichelzellenkrankheit. Der Mechanismus beinhaltet Polymerisation der mutierten Form von Hämoglobin, HbS, die unter Bedingungen von Sauerstoff befreitem RBC Dehydratisierung in Sichelzellanämie verursacht RBCs 10, 11, 12, 13. Diese Dichte-basierten Ansatz kann auch angewendet werden , um Zellen verschiedener Typen auf der Basis der Dichte zu trennen: weiße Blutkörperchen (WBCs) und RBCs 7. WBL sind in der Regel verantwortlich für Infektionen im Körper bekämpfen. WBC-Zytometrie kann verwendet werden, um die Zahl dieser Zellen im Blut zu quantifizieren, und dient als ein nützliches Diagnosewerkzeug. WBC zählt höher als normal (allgemein als mehr als 11.000 Zellen pro Mikroliter) können Infektionen, Erkrankungen des Immunsystems oder Leukämie hinweisen. WBC zählt unter dem normalen Bereich (etwa 3500 Zellen pro Mikroliter) können durch Autoimmunerkrankungen oder condit verursacht werdenIonen, die Schädigung des Knochenmarks. Im Gegensatz zu alternativen Technologien, präsentiert hier der Prozess verlässt sich nicht auf die Lyse der roten Blutkörperchen oder Flecken um WBCs zu identifizieren. Diese zellbasierten Test nutzt die einzigartigen inhärenten Dichten der beiden Zelltypen Trennung durchzuführen, da die WBC Populationsdichte der RBC Population , die niedriger sein berichtet wurde , als wie zuvor 3 2, Dichtegradientenzentrifugation unter Verwendung von berechnet. Im Vergleich zu alternativen Tests an entfernten Standorten, ist dieser Test schnell, mit einfachen Probenvorbereitung (3), die Trennung der Zellen in der Vorrichtung innerhalb von 10 bis 15 min, und die automatisierte Bildverarbeitung und Analyse , die weniger als 1 min erfordert. Auf diese Weise kann das Gerät Ergebnisse schnell wieder besser zu medizinischen Entscheidungen informieren, damit die Behandlung sofort verabreicht werden, physischen und psychischen Schmerzen zu lindern und das Risiko von Komplikationen associ reduzierenmit einer Verzögerung in der medizinischen Versorgung ATED. Diese Technik kann vor Ort entweder in klinischen Umgebungen durch einfache Probenaufbereitung und automatisierte-Bildgebung und Analyse durchgeführt werden, die ein Ergebnis mit einer minimalen Benutzereingabe oder Interpretation liefert. Aufgrund der Verwendung eines einfachen Ansatz Permanentmagneten für die Probenanalyse und die Verwendung von entweder einem Smartphone oder einfache elektrische Komponenten für die Bildverarbeitung und Bildverarbeitung, wobei die Vorrichtung sowie die per-Testkosten sind minimal im Vergleich zu einigen anspruchsvolle Testverfahren.

<table><tbody><tr><td>Gadavist (Bayer)</td><td>Jefferson Medical and Imaging</td><td>2068062</td><td>Gadavist enthält 1 M Gadobutrol, ein Chelat von Gadolinium. Wir haben 2 ml Fläschchen mit 15/ca.</td></tr><tr><td>Mikrokapillarröhrchen aus quadratischem Glas</td><td>Vitrocom</td><td>8270</td><td>50 mm Länge ist ausreichend</td></tr><tr><td>Natriummetabisulfit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9000</td><td>Chemische Formel: Na2S2O5</td></tr><tr><td>Leica Microsystems Critoseal Tube Dichtstoff</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-676-20</td><td></td></tr><tr><td>Hank's Balanced Salt Solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H9269&nbsp; SIGMA</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4049</td><td>Oder ein anderes Reagenz, wie für den verwendeten Zelltyp empfohlen</td></tr><tr><td>MICROLET 2 Verstellbare Stechhilfe</td><td>Walgreens</td><td>246567</td><td>Jede Stechhilfe ist akzeptabel, wenn sie gemäß den Biosicherheitsprotokollen verwendet</td></tr> wird <tr><td>Microlet Lancets</td><td>Walgreens</td><td>667474</td><td>Muss entwerfbar sein und darf nicht wiederverwendet werden</td></tr><tr><td>Hausser Bright-Line Phase Hämazytometer</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-671-6</td><td>Oder eine beliebige Methode zur Zellzählung</td></tr><tr><td>ACK Lysing Buffer</td><td>ThermoFisher A1049201</td><td>&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

magnetic levitation gekoppelt mit tragbaren imaging und analyse für krankheitsdiagnostik

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Derzeit sind viele klinische Diagnoseverfahren komplex, kostspielig, ineffizient und für eine große Bevölkerung auf der Welt unzugänglich. Die Anforderungen an spezialisierte Geräte und geschultes Personal erfordern, dass viele diagnostische Tests in entfernten, zentralisierten klinischen Labors durchgeführt werden. Die Magnetschwebetechnik ist eine einfache, aber leistungsstarke Technik und kann angewendet werden, um Zellen zu schweben, die in einer paramagnetischen Lösung schweben und in ein Magnetfeld gebracht werden, in einer Position, die durch das Gleichgewicht zwischen einer magnetischen Kraft und einer Auftriebskraft bestimmt wird. Hier stellen wir eine vielseitige Plattformtechnologie vor, die für die Point-of-Care-Diagnostik entwickelt wurde und die Magnetschwebetechnik in Verbindung mit mikroskopischer Bildgebung und automatisierter Analyse verwendet, um die Dichteverteilung der Zellen eines Patienten als nützlichen diagnostischen Indikator zu bestimmen. Wir stellen zwei Plattformen vor, die nach diesem Prinzip funktionieren: (i) eine Smartphone-kompatible Version der Technologie, bei der die eingebaute Smartphone-Kamera verwendet wird, um Zellen im Magnetfeld abzubilden, und eine Smartphone-Anwendung die Bilder verarbeitet und die Dichteverteilung der Zellen misst, und (ii) eine in sich geschlossene Version, bei der eine Kameraplatine zur Aufnahme von Bildern verwendet wird und eine eingebettete Verarbeitungseinheit mit angeschlossenem Dünnfilmtransistor (TFT)-Bildschirm die Ergebnisse misst und anzeigt. Zu den demonstrierten Anwendungen gehören: (i) die Messung der veränderten Verteilung einer Zellpopulation mit einem Krankheitsphänotyp im Vergleich zu einem gesunden Phänotyp, die zur Diagnose der Sichelzellkrankheit angewendet wird, und (ii) die Trennung verschiedener Zelltypen anhand ihrer charakteristischen Dichten, die zur Trennung von weißen Blutkörperchen von roten Blutkörperchen für die Zytometrie der weißen Blutkörperchen angewendet wird. Diese Anwendungen sowie zukünftige Erweiterungen der essentiellen dichtebasierten Messungen, die durch diese tragbare, benutzerfreundliche Plattformtechnologie ermöglicht werden, werden die Möglichkeiten zur Krankheitsdiagnose am Point-of-Care erheblich verbessern.

Für Verteilungsanalyse der Zelldichte, die die Technik zur Sichelzellenkrankheit Diagnose verwendet wird, ist das Ziel, die Breite der Verteilung der Zellpopulation zu identifizieren. Die Blutzellen von Patienten ohne Sichelzellkrankheit innerhalb einer vorhersagbaren Breite beschränkt werden. Zellen von Patienten mit Sichelzellkrankheit wird über einen weiteren Bereich mit einer nach unten gerichteten Schrägstellung in der Zellverteilung (siehe Abbildung 4) für eine bes...

Wir präsentieren eine Magnetschwebetechnik gekoppelt mit automatisierter Bildgebung und Analyse sowohl in einem Smartphone-kompatiblen Gerät als auch in einem Gerät mit eingebetteter Bildgebung und Verarbeitung. Dies wird zur Messung der Dichteverteilung von Zellen mit zwei nachgewiesenen biomedizinischen Anwendungen angewendet: Diagnose der Sichelzellkrankheit und Trennung von weißen und roten Blutkörperchen.

Magnetic Levitation Gekoppelt mit tragbaren Imaging und Analyse für Krankheitsdiagnostik

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Das übergeordnete Ziel dieses Prozesses ist es, eine dichtebasierte zelluläre Analyse für verschiedene medizinische Diagnoseanwendungen durchzuführen, indem die veränderte Verteilung einer Zellpopulation gemessen oder Zelltypen anhand ihrer charakteristischen Dichten getrennt werden. Diese Methode kann dazu beitragen, eine zentrale Herausforderung in der Biomedizintechnik zu lösen, nämlich die Durchführung wichtiger medizinischer Diagnostik auf zellulärem Wege in klinischen Umgebungen oder Entwicklungsländern. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie nicht viel Ausrüstung oder Vorbereitung erfordert und von fast jedem durchgeführt werden kann.Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich auf die Sichelzellendiagnose, da dieses Gerät die erhöhte Dichte und verringerte Levitationsrate quantifizieren kann, die durch niedrige Sauerstoffbedingungen in Sichelzellen verursacht werden. Obwohl diese Methode, wie hier gezeigt, für medizinische Diagnosetests nützlich ist, kann sie auch auf andere dichtebasierte zytometrische Tests angewendet werden, indem die Probe verändert und die Software modifiziert wird. Bereiten Sie zunächst 10 Milliliter einer 50 millimolaren Lösung vo

magnetic-levitation-coupled-with-portable-imaging-analysis-for

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Magnetic Modulation Biosensorik System wird genutzt, um schnell, feinfühlig und einfach erkennen biologischen Assays, wie DNA-Moleküle und Proteine.

Schnelle Homogene Detektion von biologischen Assays mit magnetischen Modulation Biosensorik-System

Dieser Bericht liefert eine detaillierte Beschreibung einer neuen Fernbedienung Navigationssystem auf magnetischen Kräften angetrieben, das erst kürzlich als neues Werkzeug für die menschliche Roboter kardiale Elektrophysiologie Verfahren eingeführt wurde.

Remote-Magnetic Navigation für präzise, ​​Echtzeit-Positionierung und Katheter Ablation in Cardiac Elektrophysiologie Procedures

Dieses Video zeigt ein mikrofluidisches System für einen magnetischen Nanopartikel-basierten Immunoassay. Das Detektionssystem verwendet ein mikrofluidisches Gerät, das eine Magnetfalle in seine Kanäle integriert. In die Kanäle werden vorgeformte Immunkomplexe eingeführt, die aus antigenbeschichteten magnetischen Nanopartikeln bestehen, die an primäre und peroxidase-konjugierte Sekundärantikörper gebunden sind. Die Immunkomplexe werden in der porösen Magnetfalle eingefangen, wenn ein externes...

Ein magnetischer Nanopartikel-basierter Immunoassay mit einem mikrofluidischen Gerät

Strom, der an einer endovaskulären Mikrokatheter mit Mikrospule Spitze durch Laserschweißen Drehmaschine Lithographie hergestellt werden steuerbaren Verformungen unter Magnetresonanz (MR)-Führung, die Geschwindigkeit und Wirksamkeit der Navigation des Gefäßsystem während verschiedener endovaskulären Verfahren kann verbessert erreichen.

Magnetisch-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Durchbiegung unter Magnetic Resonance Imaging

Ein Scanner zum Abbilden magnetischen Teilchen in planar Proben wurde unter Verwendung des planaren Frequenzmisch magnetischen Detektionstechnik entwickelt. Das magnetische Intermodulationsprodukt Antwort von der nichtlinearen hysteresefreie Magnetisierung der Teilchen wird bei einer Zweifrequenzanregung aufgezeichnet. Es kann verwendet werden 2D-Bilder von dünnen biologischen Proben zu nehmen.

Frequenzmisch Magnetische Erkennung Scanner für die Bildgebung magnetische Partikel in Planar Proben

Diese Arbeit beschreibt eine auf Magnetschwebenutzung basierende Methode, die spezifisch das Vorhandensein von Antigenen, entweder löslich oder membrangebunden, nachweisen kann, indem Änderungen der Levitationshöhe von Auffangperlen mit festen Dichten quantifiziert werden.

Quantifizierung zellulärer Dichten und antigener Eigenschaften mittels Magnetschwebebahn

Die Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie wird durch das geringe Eindringen in das Gewebe erschwert. Hier beschreiben wir ein Mausmodell mit dorsaler Fensterkammer, das die Co-Registrierung der Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten (z. B. CT, MRT) für eine direkte räumliche Korrelation ermöglicht und so die klinische Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie möglicherweise rationalisiert.

Ein Mausmodell eines dorsalen Hautfaltenfensterkammertumors für die kombinierte Intravitalmikroskopie und Magnetresonanztomographie in der translationalen Krebsforschung

Die Zelltherapie bietet eine vielversprechende Intervention bei Lungenfibrose, indem Vorläuferzellen verwendet werden, um geschädigtes Gewebe zu reparieren und die Lungenfunktion zu verbessern. Da die Bildgebung eine zentrale Rolle bei der Verfolgung der Zellintegration spielt, beschreiben wir hier die durch Magnetpartikelbildgebung gesteuerte in vivo-Verfolgung der Zelltherapie bei Lungenfibrose in einem Mausmodell.

Bildgestützte In-vivo-Verfolgung von transplantierten distalen Lungenepithel-Vorläuferzellen für Lungenfibrose mittels Magnetpulver-Bildgebung

Dieses Protokoll beschreibt, wie die Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie verwendet wird, um einzelne Rezeptoren auf der Oberfläche lebender Zellen sichtbar zu machen und zu verfolgen und dadurch die laterale Beweglichkeit der Rezeptoren, die Größe von Rezeptorkomplexen sowie die Visualisierung transienter Rezeptor-Rezeptor-Wechselwirkungen zu analysieren. Dieses Protokoll kann auf andere Membranproteine ausgeweitet werden.

Hochauflösende Räumlich-zeitliche Analyse der Rezeptordynamik von Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie

Wir beschreiben ein Protokoll für hybride Bildgebung, das die Fluoreszenz-vermittelte Tomographie (FMT) mit der Mikro-Computertomographie (μCT) kombiniert. Nach der Fusion und Rekonstruktion führen wir eine interaktive Organsegmentierung durch, um quantitative Messungen der Fluoreszenzverteilung zu extrahieren.

Hybrid μCT-FMT-Bildgebung und Bildanalyse

Lernen Sie die magnetische Levitationstechnik zur dichtebasierten Zellanalyse für die Diagnose von Sichelzellenanämie. Diese Methode ermöglicht die Trennung von Blutzellen und erfordert minimale Ausrüstung.

Magnetic Levitation Gekoppelt mit tragbaren Imaging und Analyse für Krankheitsdiagnostik

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