Lévitation magnétique Couplé avec imagerie portable et d&#39;analyse pour le diagnostic de la maladie

Stephanie M. Knowlton; Bekir Yenilmez; Reza Amin; Savas Tasoglu

doi:10.3791/55012

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Article de méthode

Lévitation magnétique Couplé avec imagerie portable et d'analyse pour le diagnostic de la maladie

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DOI :

10.3791/55012

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19 février 2017

Stephanie M. Knowlton¹ , Bekir Yenilmez² , Reza Amin² , Savas Tasoglu¹^,²

¹Biomedical Engineering Department, University of Connecticut, ²Mechanical Engineering Department, University of Connecticut

Dans cet article

Résumé

Nous présentons une technique de lévitation magnétique couplée à l’imagerie et à l’analyse automatisées à la fois dans un appareil compatible avec un smartphone et un appareil avec imagerie et traitement intégrés. Ceci est appliqué pour mesurer la distribution de la densité des cellules avec deux applications biomédicales démontrées : le diagnostic de la drépanocytose et la séparation des globules blancs et rouges.

Résumé

Actuellement, de nombreuses procédures de diagnostic clinique sont complexes, coûteuses, inefficaces et inaccessibles à une large population dans le monde. Les exigences en matière d’équipement spécialisé et de personnel formé exigent que de nombreux tests de diagnostic soient effectués dans des laboratoires cliniques distants et centralisés. La lévitation magnétique est une technique simple mais puissante qui peut être appliquée pour faire léviter des cellules, qui sont suspendues dans une solution paramagnétique et placées dans un champ magnétique, à une position déterminée par l’équilibre entre une force magnétique et une force de flottabilité. Ici, nous présentons une technologie de plate-forme polyvalente conçue pour le diagnostic au point d’intervention qui utilise la lévitation magnétique couplée à l’imagerie microscopique et à l’analyse automatisée pour déterminer la distribution de la densité des cellules d’un patient comme indicateur de diagnostic utile. Nous présentons deux plates-formes fonctionnant sur ce principe : (i) une version compatible avec les smartphones de la technologie, où l’appareil photo intégré du smartphone est utilisé pour imager les cellules dans le champ magnétique et une application pour smartphone traite les images et pour mesurer la distribution de la densité des cellules et (ii) une version autonome où une carte de caméra est utilisée pour capturer des images et une unité de traitement intégrée avec un écran à transistor à couche mince (TFT) mesure et affiche les résultats. Les applications démontrées comprennent : (i) la mesure de la distribution altérée d’une population cellulaire avec un phénotype de maladie par rapport à un phénotype sain, qui est appliquée au diagnostic de la drépanocytose, et (ii) la séparation de différents types de cellules en fonction de leurs densités caractéristiques, qui est appliquée pour séparer les globules blancs des globules rouges pour la cytométrie des globules blancs. Ces applications, ainsi que les extensions futures des mesures essentielles basées sur la densité rendues possibles par cette technologie de plate-forme portable et conviviale, amélioreront considérablement les capacités de diagnostic des maladies au point de service.

Introduction

Ici, nous présentons une plate-forme technologique et une technique qui utilise la lévitation magnétique couplée à l'imagerie et l'analyse automatisé pour analyser la répartition de la densité des cellules d'un patient comme un indicateur de la maladie. Cette approche polyvalente pour l'analyse cytométrique basé sur la densité peut finalement être appliquée à une gamme de diagnostics de la maladie. Toutefois, afin d'être compatible avec les tests de point de soins et d'utilisation dans les pays en développement, la technique doit satisfaire aux exigences de faible coût, la portabilité et la facilité d'utilisation. Le dispositif et les cons....