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

L’objectif global de ce processus est d’effectuer une analyse cellulaire basée sur la densité pour diverses applications de diagnostic médical en mesurant la distribution modifiée d’une population cellulaire ou en séparant les types de cellules en fonction de leurs densités caractéristiques. Cette méthode peut aider à résoudre un défi clé en génie biomédical pour effectuer d’importants diagnostics médicaux des voies cellulaires en milieu clinique ou dans les pays en développement. Le principal avantage de cette technique est qu’elle ne nécessite pas beaucoup d’équipement ou de préparation et qu’elle peut être réalisée par presque tout le monde.

Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic de la drépanocytose, car cet appareil peut quantifier l’augmentation de la densité et la diminution du taux de lévitation causées par des conditions de faible teneur en oxygène dans les cellules falciformes. Bien que cette méthode soit utile pour les tests de diagnostic médical, comme démontré ici, elle peut également être appliquée à d’autres tests cytométriques basés sur la densité en modifiant l’échantillon et en modifiant le logiciel. Tout d’abord, préparez 10 millilitres d’une solution de 50 millimolaires de gadobutrol et de solution saline équilibrée de Hanks.

Ajoutez ensuite du métabisulfite de sodium pour obtenir une concentration de 10 millimolaires dans la solution de gadolinium. Placez 100 microlitres de la solution mère de métabisulfite de gadolinium et de sodium dans un tube de microcentrifugation. Obtenir un échantillon de sang par des techniques de ponction veineuse standard ou par piqûre au doigt.

Pour prélever l’échantillon par piqûre au doigt, appliquez une pression près du site percé sans presser le tissu. Essuyez le site percé au moins trois fois, puis prélevez l’échantillon de sang à l’aide d’un micropipetteur. Mélangez jusqu’à un microlitre de l’échantillon de sang avec la solution de métabisulfite de gadolinium et de sodium dans le tube pour obtenir l’échantillon pour le diagnostic de la drépanocytose.

Tout d’abord, préparez des solutions de 25 et 250 millimolaires de gadobutrol et de solution saline équilibrée de Hanks. Ensuite, prélevez un échantillon de sang en utilisant les techniques de piqûre au doigt ou de ponction veineuse décrites précédemment. Diluer environ un microlitre de l’échantillon de sang par un facteur de 1000 avec une solution de gadobutrol de 25 millimolaires pour obtenir l’échantillon pour la cytométrie des globules blancs.

Pour préparer un échantillon supplémentaire permettant de déterminer la plage de lévitation des globules blancs seuls, ajoutez 5 microlitres de l’échantillon de sang à 500 microlitres de tampon de lyse des globules rouges. Incuber le mélange à température ambiante pendant trois à cinq minutes. Ensuite, préparez une solution d’une partie de solution de gadolinium de 250 millimolaires et de neuf parties de lysat pour obtenir la solution d’échantillon de lysat avec une concentration de gadolinium de 25 millimolaires.

Pour commencer l’analyse de l’échantillon, allumez l’appareil et placez-le sur une surface plane. Prélevez l’échantillon dans un tube capillaire en verre carré. Une fois que le tube est à moitié plein, scellez l’extrémité avec un scellant capillaire pour tube.

Insérez le capillaire dans le module de lévitation magnétique de l’appareil, de sorte qu’il ne reste visible qu’un centimètre du tube. Laissez l’échantillon reposer sans être dérangé dans l’appareil pendant 10 minutes pour s’équilibrer. Ensuite, vérifiez que les cellules d’intérêt sont visibles à l’écran.

Appuyez sur le bouton de mesure unique pour enregistrer l’image. Enregistrez les résultats d’analyse affichés automatiquement à l’écran. Si l’appareil indique qu’il y a trop ou trop peu de cellules à l’écran, déplacez légèrement le capillaire à l’intérieur ou à l’extérieur de l’appareil et équilibrez l’échantillon pendant 10 minutes supplémentaires.

Après avoir enregistré la première image, déplacez le capillaire vers l’intérieur ou vers l’extérieur d’environ 0,5 centimètre. Laissez l’échantillon s’équilibrer, puis acquérez une autre image pour l’analyse. Acquérez des données à partir d’au moins cinq images provenant de différents endroits de l’échantillon pour éviter les erreurs.

Enregistrez les images sur l’appareil ou sur une clé USB. Une fois terminé, retirez l’échantillon de l’appareil et jetez-le de manière appropriée. Tout d’abord, insérez un smartphone dans le dispositif de lévitation magnétique.

Assurez-vous que l’appareil photo du smartphone est aligné avec le module de lévitation magnétique. Fixez le smartphone à la verticale sur un support sur une surface plane. Insérez le capillaire dans le module de lévitation et fixez le tube de la micropompe à chaque extrémité.

Placez le flacon d’échantillon dans le porte-échantillon. Ensuite, lancez l’application pour smartphone. Allumez la micropompe et réglez les paramètres de débit et de luminosité des LED sur le premier écran.

Une fois que l’échantillon s’écoule correctement, balayez vers la gauche pour entrer en mode de capture d’image. Acquérir au moins cinq vidéos différentes. Ensuite, dans la section d’analyse de l’application, sélectionnez Analyse assistée par flux et ouvrez chaque fichier à analyser.

Lorsqu’elles sont soumises à la lévitation magnétique, les cellules sanguines de patients sans drépanocytose sont limitées à une largeur prévisible. Les cellules des patients atteints de drépanocytose sont réparties sur une région plus large qui tend à descendre. Cela se reflète dans l’analyse des largeurs de confinement.

Les cellules de contrôle saines apparaissent dans une bande étroite, tandis que les cellules falciformes apparaissent dans une bande plus large avec beaucoup plus de variations dans la largeur globale. Cette méthode permet également de différencier des types de cellules individuels avec des plages de densité discrètes, la meilleure séparation étant obtenue à de faibles concentrations de gadolinium. Ici, la hauteur de lévitation des globules blancs a été déterminée à partir d’un échantillon dont les globules rouges avaient été lysés avant l’analyse.

Cette hauteur de lévitation connue a été utilisée pour le comptage des globules blancs. Pour calculer le nombre de globules blancs par microlitre d’un échantillon dilué par un à 1000, le nombre de cellules observées sur l’image est multiplié par 2000. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en seulement 10 minutes si elle est correctement exécutée.

À la suite de cette procédure, d’autres chercheurs peuvent utiliser cette approche pour développer des tests de diagnostic médical pour une gamme de conditions médicales.