Name: Microscopía fluorescente sin lentes en un chip (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 23 s
Description: Aprende microscopía fluorescente sin lentes sobre chip utilizando algoritmos de decodificación digital y muestreo compresivo. Esta plataforma compacta permite imágenes de alto rendimiento con resolución menor a 4μm.

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A. Ozcan agradece el apoyo del premio CARRERA NSF, el ONR Premio Jóvenes Investigadores 2009 Premio a la Innovación y el Nuevo Director del NIH DP2OD006427 de la Oficina del Director de la NIH. Los autores también agradecen el apoyo de la Fundación Bill &amp; Melinda Gates Foundation, Vodafone Americas Foundation, NSF y programa de Bish (bajo Premios # 0754880 y 0.930.501).

<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>

No hay conflictos de interés declarado.

Hemos demostrado una plataforma on-chip microscopía de fluorescencia que se puede lograr, por ejemplo, &lt;4μm resolución espacial sobre, por ejemplo,&gt; 0.6-8 cm 2 campo de visión sin el uso de las lentes, mecánico de exploración o de película delgada de la interferencia de filtros. En esta técnica, con el uso de una placa frontal de fibra óptica o una forma cónica, la emisión fluorescente de los objetos que se recoge con un 2D-serie de cables de fibra óptica antes de ser entregado a un sensor opto-electrón...

<table border="1"><tbody><tr><th> Nombre del Material </th><th> Empresa </th><th> Número de catálogo </th></tr><tr><td> Dispositivo de carga acoplada (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-8300 </td></tr><tr><td> Dispositivo de carga acoplada (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-11002 </td></tr><tr><td> Dispositivo de carga acoplada (CCD) </td><td> KODAK </td><td> KAF-39000 </td></tr><tr><td> Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) </td><td> Micrón </td><td> MT9T031C12STCD </td></tr><tr><td> LED de alta potencia fuente de luz </td><td> Thorlabs </td><td> M455L2-C2 </td></tr><tr><td> LED de alta potencia del controlador </td><td> Thorlabs </td><td> LEDD1B </td></tr><tr><td> De fibra, junto fuente de luz LED </td><td> Mightex </td><td> FCS-0625-000 </td></tr><tr><td> Pluma de vacío </td><td> Edmund Óptica </td><td> NT57-636 </td></tr><tr><td> 2, 4, 10 m Fluospheres </td><td> Invitrogen </td><td> F-8826, F-8859, F-8836 </td></tr><tr><td> RBS tampón de lisis 1X </td><td> eBioscience </td><td> 00-4333 </td></tr><tr><td> 16 SYTO etiquetado de reactivos </td><td> Invitrogen </td><td> S7578 </td></tr><tr><td> De fibra óptica frontal </td><td> Edmund Óptica </td><td> NT55-142 </td></tr><tr><td> De fibra óptica cónica </td><td> Edmund Óptica </td><td> NT55-134 </td></tr><tr><td> Prismas </td><td> Edmund Óptica </td><td> NT47-626, NT45-403 </td></tr><tr><td> Filtros </td><td> Edmund Óptica </td><td> NT39-417 </td></tr><tr><td> PDMS Elastómeros </td><td> Dow Corning </td><td> Slygard 184 </td></tr></tbody></table>

microscopía fluorescente sin lentes en un chip

Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

En el chip de imagen sin lentes, en general, tiene como objetivo sustituir voluminosos lentes de los microscopios ópticos más simples y diseños más compactos, especialmente para aplicaciones de selección de alto rendimiento. Esta plataforma de tecnología emergente tiene el potencial de eliminar la necesidad de componentes ópticos voluminosos y / o costosa a través de la ayuda de nuevas teorías y los algoritmos de reconstrucción digitales. En el mismo sentido, aquí se demuestra una modalidad on-chip de microscopía de fluorescencia que se puede lograr, por ejemplo, &lt;4μm resolución espacial en un campo ultra amplio de visión (FOV) de&gt; 0,6-8 cm 2 sin el uso de las lentes , mecánicos de barrido o de película delgada filtros de interferencia de base. En esta técnica, la excitación fluorescente se logra a través de una interfaz de prisma o hemisféricas de vidrio iluminado por una fuente incoherente. Después de interactuar con el volumen de todo el objeto, esta luz de excitación es rechazada por el total-interna-reflexión (TIR) ​​proceso que está ocurriendo en la parte inferior de la muestra de micro-fluídica chip. La emisión fluorescente de los objetos emocionados se recoge por un frontal de fibra óptica o una forma cónica y se entrega a un conjunto de sensores optoelectrónicos, como un charge-coupled-device (CCD). Mediante el uso de un algoritmo de compresión de muestreo basados ​​en la decodificación, el adquirido lensfree primas imágenes fluorescentes de la muestra puede ser rápidamente procesados ​​para producir, por ejemplo, &lt;4μm resolución sobre un campo de visión de&gt; 0,6-8 cm 2. Por otra parte, apilados verticalmente micro-canales que están separados por ejemplo, 50-100 micras también puede ser con éxito imágenes utilizando la misma lensfree en el chip de plataforma microscopio, lo que aumenta el rendimiento general de esta modalidad. Este compacto en el chip de plataforma de imagen fluorescente, con un decodificador de la compresión rápida detrás de él, podría ser más valiosa de alto rendimiento para la citometría, la investigación de células raras y el análisis de microarrays.

Un sin cristalino en el chip de plataforma microscopía de fluorescencia se ha demostrado que puede objetos de imagen fluorescente sobre un campo ultra amplio de visión de, por ejemplo,&gt; 0,6-8 cm2 con &lt;4μm resolución utilizando una muestra de compresión basado en el algoritmo de decodificación. Dicho pacto y amplio campo fluorescentes en el chip técnica de imagen podría ser valiosa para alto rendimiento de citometría, la investigación de células raras y el análisis de microarrays.

Microscopía fluorescente sin lentes en un chip

El procesamiento de imágenes sin lentes en chip tiene como objetivo general sustituir los microscopios ópticos voluminosos basados en lentes por diseños más sencillos y compactos, especialmente para...

El objetivo general de este procedimiento es demostrar una plataforma de microscopía fluorescente sin lentes y basada en un chip para la obtención de imágenes de objetos fluorescentes en un campo de visión extremadamente amplio. Para lograrlo, se coloca suavemente encima de una matriz de sensores optoelectrónicos, o un sensor CCDC moss, un filtro de absorción delgado y una placa de fibra óptica. Luego, se posiciona un chip microfluídico encima de la placa de fibra óptica. A continuación, se ensambla un prisma con el microchip mediante el uso de aceite de adaptación de índice.La excitación fluorescente se logra a través de la cara lateral de un prisma romboide y la iluminación holográfica se realiza a través de la cara superior del mismo prisma. En definitiva, se pueden obtener imágenes microscópicas de alta resolución a partir de las imágenes fluorescentes adquiridas mediante la decodificación de las imágenes en bruto mediante algoritmos digitales. Si es necesario, los objetos fluorescentes decodificados pueden contarse automáticamente utilizando una interfaz desarrollada a medida.Lente en el chip. La imagenología en general busca reemplazar los microscopios ópticos basados en lent

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