Levitación magnética Junto con Imaging portátil y Análisis para el diagnóstico de enfermedades

Resumen

Presentamos una técnica de levitación magnética junto con imágenes y análisis automatizados tanto en un dispositivo compatible con teléfonos inteligentes como en un dispositivo con imágenes y procesamiento integrados. Esto se aplica para medir la distribución de la densidad de las células con dos aplicaciones biomédicas demostradas: el diagnóstico de la enfermedad de células falciformes y la separación de glóbulos blancos y rojos.

Resumen

Actualmente, muchos procedimientos de diagnóstico clínico son complejos, costosos, ineficientes e inaccesibles para una gran población en el mundo. Los requisitos de equipo especializado y personal capacitado requieren que muchas pruebas diagnósticas se realicen en laboratorios clínicos remotos y centralizados. La levitación magnética es una técnica simple pero poderosa y se puede aplicar a células levitantes, que están suspendidas en una solución paramagnética y colocadas en un campo magnético, en una posición determinada por el equilibrio entre una fuerza magnética y una fuerza de flotabilidad. Aquí, presentamos una tecnología de plataforma versátil diseñada para el diagnóstico en el punto de atención que utiliza la levitación magnética acoplada a imágenes microscópicas y análisis automatizados para determinar la distribución de la densidad de las células de un paciente como un indicador de diagnóstico útil. Presentamos dos plataformas que funcionan según este principio: (i) una versión de la tecnología compatible con teléfonos inteligentes, en la que la cámara incorporada del teléfono inteligente se utiliza para obtener imágenes de las células en el campo magnético y una aplicación de teléfono inteligente procesa las imágenes y mide la distribución de densidad de las células y (ii) una versión autónoma en la que se utiliza una placa de cámara para capturar imágenes y una unidad de procesamiento integrada con pantalla de transistor de película delgada (TFT) adjunta mide y muestra los resultados. Las aplicaciones demostradas incluyen: (i) la medición de la distribución alterada de una población celular con un fenotipo de enfermedad en comparación con un fenotipo sano, que se aplica al diagnóstico de la enfermedad de células falciformes, y (ii) la separación de diferentes tipos de células en función de sus densidades características, que se aplica para separar los glóbulos blancos de los glóbulos rojos para la citometría de glóbulos blancos. Estas aplicaciones, así como las futuras extensiones de las mediciones esenciales basadas en la densidad habilitadas por esta tecnología de plataforma portátil y fácil de usar, mejorarán significativamente las capacidades de diagnóstico de enfermedades en el punto de atención.

Introducción

A continuación, presentamos una plataforma tecnológica y una técnica que utiliza la levitación magnética, junto con las imágenes y el análisis automatizado para analizar la distribución de la densidad de las células de un paciente como un indicador de la enfermedad. Este enfoque versátil para el análisis de citometría basada en la densidad en última instancia, se puede aplicar a una amplia gama de diagnóstico de enfermedades. Sin embargo, con el fin de ser compatible con las pruebas de punto de uso y cuidado en los países en desarrollo, la técnica debe satisfacer los requisitos de bajo coste, portabilidad y facilidad de uso. El dispositivo y los consumibles deben ser....

Protocolo

Declaración de ética: Todos los procedimientos que implican muestras de sangre humana se llevaron a cabo de acuerdo con los reglamentos institucionales. Todos los protocolos fueron revisados ​​y aprobados por la Junta de Revisión Institucional. El consentimiento informado se da por todos los participantes.

1. Preparación de muestras para la enfermedad de células falciformes Diagnóstico ^{5, 8}

1. Preparar una solución de 50 mM de gadobutrol en solución salina equilibrada de Hank (HBSS).
2. Disolver metabisulfito de sodio 10 mM en la solución de gadolinio.
   NOTA: ....

Resultados

Para el análisis de distribución de la densidad celular, que es la técnica utilizada para el diagnóstico de la enfermedad de células falciformes, el objetivo es identificar la anchura de la distribución de la población celular. Las células sanguíneas de los pacientes sin la enfermedad de células falciformes estarán confinadas dentro de una anchura predecible. Las células de pacientes con enfermedad de células falciformes se distribuirán a lo largo de una región más amplia, con un sesgo a.......

Discusión

Los pasos críticos dentro del Protocolo
Los factores críticos en este proceso incluyen la alineación correcta de los imanes. Si los imanes se desplacen o se separan más de lo normal dentro del dispositivo, esto puede afectar a los resultados. Para el control de esta falla o otros en el proceso, una partícula densidad controlada, tales como microesferas de poliestireno, puede ser utilizado periódicamente para controlar los cambios en el tiempo. Además, el tiempo de levitación es importante para permitir que las cé.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Gadavist (Bayer)	Jefferson Medical and Imaging	2068062	Gadavist contiene 1M de gadobutrol, un quelato de gadolinio. Compramos viales de 2 ml con 15/ca.
Tubos microcapilares de vidrio cuadrados	Vitrocom	8270	50 mm de longitud es suficiente
Metabisulfito de sodio	Sigma-Aldrich	S9000	Fórmula química: Na2S2O5
Leica Microsystems Sellador de tubos Critoseal	Fisher Scientific	02-676-20
Solución	salina equilibrada de HankSigma-Aldrich	H9269  SIGMA
Tripsina-EDTA	Sigma-Aldrich	T4049	U otro reactivo recomendado para el tipo de célula utilizado
MICROLET 2 Dispositivo de punción ajustable	Walgreens	246567	Cualquier dispositivo de punción es aceptable cuando se usa de acuerdo con los protocolos de bioseguridad
Microlet Lancets	Walgreens	667474	Debe ser desechable y no reutilizado
Hemacitómetro de fase Hausser Bright-Line	Fisher Scientific	02-671-6	O cualquier método preferido para el recuento de células
ACK Lysing Buffer	ThermoFisher	A1049201