Name: Levitación magnética Junto con Imaging portátil y Análisis para el diagnóstico de enfermedades (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Aprende a utilizar la levitación magnética con análisis de imágenes portátil para diagnosticar anemia falciforme y separar células sanguíneas por densidad. Este método accesible requiere equipo mínimo y es aplicable en entornos clínicos.

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Los autores desean agradecer al Dr. Matthew Heeney del Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute y a la Dra. Farzana Pashankar del Yale-New Haven Hospital por proporcionar muestras de pacientes con anemia falciforme. Los autores desean agradecer a Chu H. Yu y Ashwini Joshi por su ayuda en el análisis de estas muestras y la recopilación de los datos.
S.T. agradece la Beca de Desarrollo Científico de la Asociación Americana del Corazón (15SDG25080056) y el premio del Programa de Excelencia en Investigación de la Universidad de Connecticut por el apoyo financiero a esta investigación. S.K. reconoce que este material se basa en el trabajo apoyado por la Beca de Investigación de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias (DGE-1247393).

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 <ol><li> Preparar una solución de 50 mM de gadobutrol en solución salina equilibrada de Hank (HBSS). </li><li> Disolver metabisulfito de sodio 10 mM en la solución de gadolinio. NOTA: El metabisulfito de sodio es tóxico por inhalación y fuertemente irrita la piel y el tejido. Es un ácido corrosivo cuando se mezcla con agua. Puede descomponerse para emitir humos tóxicos de óxido de azufre y de sodio cuando se calienta a alta temperatura. </li><li> Obtener una muestra de sangre a través de punción en el dedo, ya sea o venopunción. <ol><li> Extraer la sangre utilizando un dispositivo de punción con una lanceta desechable limpia. Appresión del suministro cerca del sitio perforado y limpie la gota de sangre formada de tres a cuatro veces antes de la recogida de sangre con una pipeta; tener cuidado de no &quot;leche&quot; el dedo apretando el tejido, ya que esto dará lugar a la contaminación de la muestra con el fluido tisular. </li><li> Alternativamente, extraer la sangre utilizando procedimientos estándar de punción venosa 14. NOTA: Si se almacenarán muestras durante más de unas pocas horas, recoger la sangre en un Vacutainer con un anticoagulante tal como EDTA. </li></ol></li><li> Añadir menos de 1 l de sangre a 100 l de la solución de metabisulfito de sodio con gadolinio. </li></ol> 2. Preparación de muestras para CMB Citometría 7 <ol><li> Obtener una muestra de sangre mediante punción en el dedo, ya sea o venopunción, como en la sección 1. </li><li> Opcional: Lyse glóbulos rojos con un tampón de lisis RBC. Pipetear 5 l de sangre en 500 l de tampón de lisis RBC e incubar a temperatura ambiente durante 3 - 5 min. NOTA:esto se puede hacer para confirmar el rango de levitación de una población aislada de glóbulos blancos. Sin embargo, no es necesario realizar este paso, ya que los resultados presentados aquí demuestran que los glóbulos rojos levitar en una posición claramente inferior a los glóbulos blancos. </li><li> Se diluye la sangre completa 1: 1.000 en Di-s 25 mM en HBSS NOTA: si se llevó a cabo la lisis celular, se diluye la muestra lisada 9: 1 muestra lisada: Gd 250 mM para obtener una muestra que contiene Gd 25 mM. </li></ol> 3. Análisis de las muestras utilizando la plataforma de la levitación magnética 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Iniciar el dispositivo de levitación magnética: <ol><li> Para el dispositivo autónomo, conecte el dispositivo, deje que se enciende, y coloque sobre una superficie plana y nivelada. </li><li> Para la versión con capacidad para un smartphone, inicie la aplicación de teléfono inteligente y deslízate a la izquierda para entrar en la imagenmodo de captura, y el lugar en una superficie plana y nivelada. </li></ol></li><li> Para la levitación magnética estática: <ol><li> Cargar la muestra preparada en un tubo microcapilar de vidrio cuadrado por inmersión final en la solución y permitir que la muestra para llenar el capilar a través de la acción capilar. </li><li> Sellar el extremo con un sellador de tubo empujando lentamente un extremo del capilar en el material. </li><li> Introduce el capilar entre los imanes del dispositivo de levitación magnética de manera que sólo 1 cm del tubo permanece visible (consulte la Figura 3 para una ilustración de la preparación de la muestra). NOTA: Este paso es el mismo tanto para el dispositivo compatible con smartphone y autónomo. </li><li> Esperar 10 min sin perturbar el dispositivo o el capilar. </li></ol></li><li> Para levitación magnética asistida por flujo: <ol><li> Cargar la muestra en el tubo de muestra. </li><li> Conectar el tubo de entrada entre el recipiente de la muestra y microcapillary y conectar el tubo de salida entre el microcapilar y contenedor de residuos. </li><li> Establecer los parámetros de intensidad y de flujo de LED. </li></ol></li><li> Asegúrese de que las células son visibles en el campo de visión, a continuación, pulse el botón de captura para capturar una imagen (botón 3 en el dispositivo autónomo y el botón de la cámara en la parte inferior de la pantalla en la aplicación de teléfono inteligente). NOTA: Si se utiliza un USB para almacenar las imágenes, crear una carpeta llamada &quot;imágenes&quot; e inserte el USB antes de encender el dispositivo. Si no está presente la unidad, el dispositivo almacena las imágenes en su memoria interna y trasladado más tarde. NOTA: Varias imágenes pueden ser capturados y analizados para reducir el riesgo de anomalías moviendo el capilar en o fuera alrededor de ½ cm entre la captura de imágenes. NOTA: Si el número de células dentro del campo de visión es demasiado alta o demasiado baja (tal como se detecta e informó sobre la interfaz de usuario), desplazar el capilar en o fuera del dispositivo o preparar otro sample. </li><li> Retire la muestra y desechar la muestra de acuerdo con las regulaciones institucionales o locales. Los capilares deben desecharse como agudo. </li></ol><img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig3.jpg" /> Figura 3: Preparación de la muestra y la interfaz de usuario. (A) El procedimiento de preparación de la muestra implica la punción del dedo del sujeto, formando una gota de sangre, la transferencia de la gota de sangre a la solución de ensayo de muestras, la agitación de la muestra y de cargar en un tubo capilar a través de la acción capilar, y la inserción de la muestra en la levitación magnética dispositivo. (B) Estos pasos de preparación de muestras también se muestran en la pantalla del dispositivo para guiar la preparación de la muestra. (C) El dispositivo incluye cuatro botones: un botón para hacer zoom en la imagen de muestra con el fin de ajustar correctamente el enfoque utilizando el botón de ajuste; un botón para obtener una sola mmedición cada (a 5 s de retardo se implementa para dar tiempo a que el usuario inserte la muestra); una medición de lapso de tiempo (6 imágenes son tomadas a intervalos de 5 s); y un botón para apagar el dispositivo después de su uso. Reproducido, con autorización, de Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 4. Análisis de Imagen 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Ejecutar el software de análisis de imagen incluido en el dispositivo para la muestra correspondiente (la distribución de células o la separación tipo de célula). NOTA: Para el dispositivo autónomo, el análisis se realiza automáticamente y se visualiza en la interfaz gráfica de usuario. Para el dispositivo con capacidad para un teléfono inteligente, para realizar el análisis, ir a la galería unand seleccionar el archivo de vídeo deseado para ser analizada. </li><li> Observar y registrar la salida del análisis de visualizar en la pantalla. NOTA: Para el análisis de la distribución de células (por ejemplo, diagnóstico de la enfermedad de células falciformes), la salida será la anchura de confinamiento de la población celular. NOTA: Para la separación tipo de célula (tal como la identificación WBC), la salida será una imagen con la población WBC identificado. Con el fin de calcular el número de células por microlitro, multiplicar el número medio de glóbulos blancos por imagen en un factor de 2.000. Por ejemplo, si se observaron 5 glóbulos blancos, esto indicaría 10,000 WBC / l. El rango normal se considera generalmente que es de 3.500 - 11.000 glóbulos blancos / l. </li><li> Repetir el análisis moviendo el tubo de la muestra en o fuera del dispositivo alrededor de ½ cm y la captura de otra imagen para ser analizada como se describe anteriormente. NOTA: Se recomienda repetir el análisis 5 - 6 veces por muestra para evitar errores. </li></ol>

<ol><li>Tasoglu, S., Khoory, J., Tekin, H., Thomas, C., Karnoub, A., Ghiran, I., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitational+Image+Cytometry+with+Temporal+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution.</a> Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).</li>
<li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Liadudanskaya, V., Guven, S., Migliaresi, C., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Levitational+Assembly+for+Living+Material+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Magnetic Levitational Assembly for Living Material Fabrication.</a> Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1469-1476 (2015).</li>
<li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Gungordu, H. I., Guven, S., Vural, T., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guided+and+magnetic+self-assembly+of+magnetoceptive+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Guided and magnetic self-assembly of magnetoceptive gels.</a> Nature Communications. 5, 4702(2014).</li>
<li>Amin, R., Knowlton, S., Yenilmez, B., Hart, A., Joshi, A., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra19483d#!divAbstract">Smart-phone Attachable, Flow-Assisted Magnetic Focusing Device.</a> RSC Advances. 6, 93922-93931 (2016).</li>
<li>Knowlton, S. M., Sencan, I., Aytar, Y., Khoory, J., Heeney, M. M., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sickle+Cell+Detection+Using+a+Smartphone%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Sickle Cell Detection Using a Smartphone.</a> Sci Rep. 5, 15022(2015).</li>
<li>Knowlton, S., Yu, C. H., Jain, N., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smart-Phone+Based+Magnetic+Levitation+for+Measuring+Densities%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Smart-Phone Based Magnetic Levitation for Measuring Densities.</a> PLoS One. 10 (8), e0134400(2015).</li>
<li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600144/full">Self-Contained Handheld Magnetic Platform for Point of Care Cytometry in Biological Samples .</a> Advanced Materials Technologies. 1, 1600144(2016).</li>
<li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Yu, C. H., Heeney, M., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600100/abstract">Label-Free Sickle Cell Disease Diagnosis Using a Low-Cost, Handheld Platform.</a> Adv Mat Tech. 1 (5), 1600100(2016).</li>
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<li>Ernst, D. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aErnst%2C+DJ+%22NCCLS+Procedures+for+the+Collection+of+Diagnostic+Blood+Specimens+by+Venipuncture%3A+Approved+Standard-Sixth+Addition%22">NCCLS Procedures for the Collection of Diagnostic Blood Specimens by Venipuncture: Approved Standard-Sixth Addition</a>. 27 (26), (2007).</li>
</ol>

Los autores Stephanie Knowlton y Savas Tasoglu son fundadores y tienen una participación accionaria en mBiotics, una startup que trabaja para comercializar la plataforma de levitación magnética descrita en este documento para soluciones de diagnóstico en el punto de atención. Se ha presentado una patente provisional titulada "Levitación magnética con imágenes ópticas a bordo y análisis de imágenes para separación, identificación y medición basadas en densidad" en el caso UCONN No. 16-027 sobre la tecnología descrita aquí.

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...

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 obtenidos fácilmente a un bajo costo. La preparación de la muestra debe ser simple, el análisis debe ser automatizado con los requisitos mínimos para la entrada del usuario o la interpretación, y los resultados deben ser devueltos rápidamente. Además, el dispositivo debe ser compacto y portátil para ser útil en la práctica clínica, así como los países en desarrollo. Por lo tanto, hemos desarrollado un dispositivo y un método para usar la levitación magnética en el punto de atención-compatibles Technolgía por análisis de imágenes y la imagen de acoplamiento automático para volver resultados con respecto a la distribución de la densidad de una población de células de un paciente. tecnologías de punto de atención ofrecen una notable ventaja sobre los procedimientos de pruebas de laboratorio clínicos actuales. La tecnología disponible en la actualidad es demasiado caro para ser poseído por un médico o demasiado compleja para ser llevado a cabo por el personal médico. Muchos de estos procedimientos requieren mucha mano de obra protocolos que deben ser llevadas a cabo por un técnico capacitado. Por estas razones, las muestras de pacientes, tales como sangre u orina generalmente se recogen en la oficina del médico luego fue trasladado a un laboratorio remoto, centralizado prueba para los ensayos clínicos, que puede tardar varios días para que el médico para recibir los resultados de la prueba. Esto puede causar retrasos o complicaciones en el curso del tratamiento, en algunos casos, hace que esta prueba muy costoso e ineficiente (que causa una carga financiera para los pagadores de seguros), y además hace muchosdiagnóstico de difícil acceso en entornos de bajos recursos y los países en desarrollo. A continuación, presentamos una técnica de levitación magnética, junto con las imágenes y el análisis automatizado tanto en un dispositivo con imágenes embebido y procesamiento (Figura 1) y un dispositivo compatible con teléfonos inteligentes (Figura 2). Estos dispositivos basados ​​en levitación magnética representan una tecnología de plataforma de aplicación general que tiene el potencial de ser aplicado a una variedad de diferentes aplicaciones de diagnóstico médico. Los magnéticos funciones de aproximación de levitación en base a un equilibrio entre dos fuerzas: una fuerza magnética y una fuerza de flotación 1, 2, 3. Cuando una partícula se suspende en un medio paramagnético y se inserta en un campo magnético generado por dos imanes con polos iguales frente a la otra, un magnéticos fuerza actúa sobre la partícula en la dirección hacia la línea central entre los dos magn<html> ets. La fuerza de flotación es causada por la densidad relativa de la partícula en comparación con el medio de suspensión y es hacia arriba en el caso de las partículas menos densas que el medio y la baja en el caso de partículas más densas que el medio circundante. Sobre la base de estas dos fuerzas, las partículas lleguen a una posición de equilibrio levitación en el campo que equilibre estas dos fuerzas; esta posición está directamente relacionada con la densidad de la partícula, con partículas más densas levitando menor en el campo que las partículas menos densas. Un módulo de imagen, ya sea una cámara incorporada teléfono inteligente 4, 5, 6 o componentes ópticos independientes equipadas con una lente de aumento 7, 8, se utiliza para visualizar las posiciones de las partículas. El procesamiento de imágenes, ya sea a través de una aplicación para teléfonos inteligentes 4, 5,= &quot;xref&quot;&gt; 6 o una unidad de procesamiento incrustado 7, 8, a continuación, procesa las imágenes capturadas para cuantificar la distribución espacial y, por lo tanto, la distribución de la densidad de la población. Con el fin de analizar muestras más grandes (tales como aquellos con sólo unas pocas partículas de interés por mililitro, el flujo puede ser integrado directamente en el dispositivo, las partículas se levitan y se analizó a medida que pasan a través de la región de formación de imágenes (Figura 2). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig1.jpg" /> Figura 1: Plataforma de levitación magnética autónomo. (A) Dispositivo de levitación magnética compacta que incluye un módulo magnético de enfoque, componentes de imagen (un diodo (LED emisores de luz), una lente óptica, y un detector de la cámara), y una unidad de procesamiento con una pantalla de visualización. (B) Intensidad de campo magnético en el cross-sección de la zona entre los imanes cuando se inserte la muestra. La intensidad del campo es mayor en la superficie de los imanes y se aproxima a cero en la línea central entre ellos. (C) Las partículas, tales como las células, dentro de la experiencia de campo magnético varias fuerzas: una fuerza magnética (F m) hacia la línea central entre el magnetismo, con magnitud basándose su variación en la posición de la partícula; una fuerza gravitacional (F g &#39;) que depende de la densidad de las partículas con relación a la del medio de suspensión, y una fuerza de arrastre (F d) resistiendo el movimiento de las partículas. Reproducido, con autorización, de Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig2.jpg" /> HigoUre 2: con capacidad para un teléfono inteligente asistida por flujo Plataforma de levitación magnética. (A - c) Frontal (a), lateral (b), y la parte posterior (c) vistas del dispositivo de levitación magnética (d) Los componentes del dispositivo son: 1) módulo de levitación magnética, incluyendo los imanes permanentes, una lente de aumento, y un difusor LED y la luz, 2) de casos de teléfonos inteligentes, 3) la electrónica, incluyendo un microcontrolador, controlador de la bomba, y el receptor Bluetooth, 4) soporte de micro-bomba, 5) de orificio ajustable, 6) soporte del tubo de residuos, 7) soporte de la batería, 8 ) soporte de la muestra, 9) soporte de doble propósito y la cubierta. (E) de flujo esquemático, que muestra de bombeo de la muestra a través del campo magnético. (F) de la sección transversal del módulo de levitación magnética, que muestra cómo las partículas de diferentes densidades se alinearán a medida que se bombea a través del campo; menos densas partículas, tales como partículas 1, se equilibrarán a una mayor altura de levitación tHan partículas más densas, como las partículas 2. Reproducido, con autorización, de Amin, et al. 1 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Los requisitos mínimos para el uso de cualquier muestra para el análisis de distribución de la densidad en este sistema incluyen la capacidad de obtener una suspensión de células o partículas mayores de aproximadamente 5 micras y menos de aproximadamente 250 micras de tamaño (para formación de imágenes y procesamiento de imágenes) y su compatibilidad con la mezcla en una solución de una solución paramagnético tal como el gadobutrol utilizado aquí. Para el diagnóstico de enfermedades, aplicaciones compatibles incluyen aquellos en los que (i) las células de interés inherentemente tiene una densidad alterada cuando llevan una enfermedad en comparación con los controles sanos, (ii) un cambio de densidad puede ser inducida en la célula mediante la adición de un reactivo o algún tratamiento alternativo para un cortocircuito entiempo de incubación, o (iii) diferentes tipos de células están siendo identificados en una sola muestra y inherentemente (o a través de algún tratamiento) tienen densidades características únicas. Enfermedad de células falciformes es un trastorno genético que causa una forma mutada de la hemoglobina, HbS, a ser producido en las células rojas de la sangre de una persona (GR), que puede resultar en eventos vaso-oclusivos intermitentes y anemia hemolítica crónica 9. Se diagnostica utilizando la hemoglobina isoelectroenfoque, cromatografía líquida de alta resolución electroforesis (HPLC) fraccionamiento, o hemoglobina que son muy precisos, pero debe ser realizado en un laboratorio de análisis clínicos, ya que son incompatibles con los ajustes de punto de cuidado. Solubilidad y ensayos basados ​​en papel para la enfermedad de células falciformes se han propuesto, pero por lo general requieren de una interpretación subjetiva del usuario y pruebas de confirmación. Aquí, nosotros usamos un enfoque basado en la densidad de identificar los hematíes falciformes, que alcanzan una densidad mayor que RBCs de personas que no tienen la enfermedad de células falciformes. El mecanismo implica la polimerización de la forma mutada de la hemoglobina, HbS, que causa RBC deshidratación en los glóbulos rojos de drepanocitosis en condiciones desoxigenadas 10, 11, 12, 13. Este enfoque basado en la densidad también se puede aplicar para separar las células de diferentes tipos sobre la base de la densidad: Las células blancas de la sangre (WBC) y glóbulos rojos 7. Los glóbulos blancos son generalmente responsables de la lucha contra las infecciones en el cuerpo. WBC citometría se puede usar para cuantificar el número de estas células en la sangre y sirve como una herramienta de diagnóstico útil. Los recuentos de leucocitos superior a la normal (generalmente se considera superior a 11.000 células por microlitro) puede indicar infección, trastornos del sistema inmunológico, o leucemia. Los recuentos de leucocitos por debajo del rango normal (alrededor de 3.500 células por microlitro) pueden ser causados ​​por trastornos autoinmunes o Conditiones que hueso daños ósea. A diferencia de las tecnologías alternativas, el proceso que aquí se presenta no se basa en la lisis de los glóbulos rojos o las manchas con el fin de identificar los glóbulos blancos. Esta prueba basado en células se aprovecha de las densidades inherentes únicas de los dos tipos de células para llevar a cabo la separación, como la densidad de población WBC ha informado a ser menor que la de la población RBC calculado previamente utilizando centrifugación en gradiente de densidad 2, 3. En comparación con las pruebas de alterante en lugares remotos, esta prueba es rápida, con la preparación de muestras sencillo (Figura 3), la separación de células en el dispositivo dentro de 10 a 15 min, y de formación de imágenes y el análisis automatizado que requiere menos de 1 min. De esta manera, el dispositivo puede devolver resultados con rapidez para informar mejor las decisiones médicas, permiten que el tratamiento se administre inmediatamente para aliviar el dolor físico y psicológico, y reducir el riesgo de complicaciones associated con un retraso en la atención médica. Esta técnica se puede realizar en el sitio, ya sea en el ámbito clínico debido a la preparación sencilla de la muestra y de formación de imágenes automatizado y análisis que devuelve un resultado con intervención mínima del usuario o interpretación. Debido a la utilización de un enfoque sencillo el uso de imanes permanentes para el análisis de muestras y el uso de ya sea un teléfono inteligente o componentes eléctricos simples para formación de imágenes y procesamiento de imágenes, el dispositivo, así como los costes por la prueba son mínimos en comparación con algunos procedimientos de prueba sofisticados.

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

levitación magnética junto con imaging portátil y análisis para el diagnóstico de enfermedades

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

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.

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...

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.

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

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

El objetivo general de este proceso es realizar análisis celulares basados en la densidad para diversas aplicaciones de diagnóstico médico mediante la medición de la distribución alterada de una población celular o mediante la separación de tipos de células en función de sus densidades características. Este método puede ayudar a resolver un desafío clave en la ingeniería biomédica para realizar diagnósticos médicos importantes en entornos clínicos o en países en desarrollo. La principal ventaja de esta técnica es que no requiere mucho equipo ni preparación y puede ser realizada por casi cualquier persona.Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el diagnóstico de células falciformes porque este dispositivo puede cuantificar el aumento de la densidad y la disminución de la tasa de levitación causada por las condiciones de bajo oxígeno en las células falciformes. Aunque este método es útil para las pruebas de diagnóstico médico, como se ha demostrado aquí, también se puede aplicar a otras pruebas citométricas basadas en la densidad alterando la muestra y modificando el software. Primero, prepare 10 mililitros de una solución de 50 milimolares de gadobutrol y solución salina equilibrada de Hanks.Luego agregue metabisulfito de sodio para lograr una concentración de 10 milimolares en la solución de gadolinio. Coloque 100 microlitros de la solución madre de metabisulfito de gadolinio sodio en un tubo de microcentrífuga. Obtener una muestra de sangre mediante técnicas estándar de venopunción o mediante punción en el dedo.Para recolectar la muestra de punción en el dedo, aplique presión cerca del sitio perforado sin apretar el tejido. Limpie el sitio perforado al menos tres veces y luego recoja la muestra de sangre con una micropipeta. Mezcle hasta un microlitro de la muestra de sangre con la solución de metabisulfito de gadolinio sódico en el tubo para obtener la muestra para el diagnóstico de la enfermedad de células falciformes.Primero, prepare soluciones de 25 y 250 milimolares de gadobutrol y solución salina balanceada de Hanks. A continuación, adquiera una muestra de sangre utilizando las técnicas de punción en el dedo o venopunción descritas anteriormente. Diluya aproximadamente un microlitro de la muestra de sangre en un factor de 1000 con una solución de gadobutrol de 25 milimolares para obtener la muestra para la citometría de glóbulos blancos.Para preparar una muestra adicional para determinar el rango de levitación de los glóbulos blancos, agregue 5 microlitros de la muestra de sangre a 500 microlitros de tampón de lisis de glóbulos rojos. Incuba la mezcla a temperatura ambiente durante tres a cinco minutos. Luego, prepare una solución de una parte de 250 milimolares de solución de gadolinio y nueve partes de lisado para obtener la solución de muestra de lisado con una concentración de gadolinio de 25 milimolares.Para comenzar el análisis de la muestra, encienda el dispositivo y colóquelo sobre una superficie nivelada. Extraiga la muestra en un tubo capilar de vidrio cuadrado. Una vez que el tubo esté medio lleno, selle el extremo con sellador de tubo capilar.Inserte el capilar en el módulo de levitación magnética del dispositivo, de modo que solo quede visible un centímetro del tubo. Deje que la muestra permanezca inalterada en el dispositivo durante 10 minutos para que se equilibre. A continuación, comprueba que las celdas de interés estén visibles en la pantalla.Presione el botón de medición única para guardar la imagen. Registre los resultados del análisis que se muestran automáticamente en la pantalla. Si el dispositivo indica que hay demasiadas o muy pocas células en la pantalla, mueva el capilar ligeramente hacia adentro o hacia afuera del dispositivo y equilibre la muestra durante otros 10 minutos.Después de guardar la primera imagen, mueva el capilar hacia adentro o hacia afuera unos 0,5 centímetros. Permita que la muestra se equilibre y, a continuación, adquiera otra imagen para su análisis. Adquiera datos de al menos cinco imágenes de diferentes ubicaciones de la muestra para evitar errores.Guarde las imágenes en el dispositivo o en una unidad USB. Una vez terminado, retire la muestra del dispositivo y deséchela adecuadamente. Primero, coloque un teléfono inteligente en el dispositivo de levitación magnética.Asegúrese de que la cámara del teléfono inteligente esté alineada con el módulo de levitación magnética. Asegure el teléfono inteligente en posición vertical sobre un soporte sobre una superficie nivelada. Inserte el capilar en el módulo de levitación y conecte el tubo de la microbomba a cada extremo.Coloque el vial de muestra en el soporte de muestras. Luego, inicie la aplicación para teléfonos inteligentes. Encienda la microbomba y configure los parámetros de caudal y brillo del LED en la primera pantalla.Una vez que la muestra fluya sin problemas, deslice el dedo hacia la izquierda para ingresar al modo de captura de imagen. Adquiere al menos cinco videos diferentes. A continuación, en la sección de análisis de la aplicación, seleccione análisis asistido por flujo y abra cada archivo que se va a analizar.Cuando se someten a levitación magnética, las células sanguíneas de pacientes sin enfermedad de células falciformes están confinadas a un ancho predecible. Las células de los pacientes con enfermedad de células falciformes se distribuyen en una región más amplia con tendencia descendente. Esto se refleja en el análisis de los anchos de confinamiento.Las células de control sanas aparecen en una banda estrecha, mientras que las células falciformes aparecen en una banda más ancha con mucha más variación en el ancho general. Los tipos de células individuales con rangos de densidad discretos también se pueden diferenciar mediante este método, con la mejor separación lograda a bajas concentraciones de gadolinio. Aquí, se determinó la altura de levitación de los glóbulos blancos a partir de una muestra de los cuales los glóbulos rojos habían sido lisados antes del análisis.Esta altura de levitación conocida se utilizó para el recuento de glóbulos blancos. Para calcular el número de glóbulos blancos por microlitro de una muestra diluida de uno a 1000, el número de células observadas en la imagen se multiplica por 2000. Una vez dominada, esta técnica se puede hacer en solo 10 minutos si se realiza correctamente.Siguiendo este procedimiento, otros investigadores pueden utilizar este enfoque para desarrollar pruebas de diagnóstico médico para una variedad de afecciones médicas.

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