Lensfree On-chip Tomographic Microscopia Utilizzando Multi-angolo di illuminazione e Pixel Super-risoluzione

Sommario

Lensfree ottico tomografia è una tecnica tridimensionale microscopia che offre una risoluzione spaziale di <1 um x <1 um x <3 pm di x, y e Z, rispettivamente, per un grande volume di imaging di 15-100 mm ³, Che può essere particolarmente utile per l'integrazione con lab-on-a-chip piattaforme.

Abstract

Di imaging tomografico è stato uno strumento ampiamente utilizzato in medicina come può fornire tridimensionale (3D) informazioni strutturali per quanto riguarda oggetti di scale di misura diverse. In scale micrometri e millimetri, modalità microscopia ottica trovare uso sempre a causa della non ionizzanti natura della luce visibile, e la disponibilità di una vasta gamma di sorgenti di illuminazione (ad esempio laser e che emettono luce di diodi) e elementi di rilevazione, ad esempio grande formato CCD e CMOS-array detector). Tra i recentemente sviluppate modalità di microscopia ottica tomografiche, si può comprendere la tomografia a coerenza ottica, la tomografia a diffrazione ottica, tomografia a proiezione ottica e luce fogli microscopio. ^1-6 Queste piattaforme forniscono immagini in sezione di cellule, microrganismi e animali modello come C. elegans, zebrafish ed embrioni di topo.

Esistenti imager 3D ottici hanno generalmente architetture relativamente ingombranti e complessi, limitando °e la disponibilità di questi strumenti e laboratori avanzati, e impedendo la loro integrazione con lab-on-a-chip piattaforme e chip microfluidica. Per fornire un microscopio alternativa tomografica, abbiamo recentemente sviluppato lensfree tomografia ottica (LOT) come una modalità high-throughput, compatto e conveniente tomografia ottica. ⁷ LOT rigetti l'uso di lenti e ingombranti componenti ottici, e si basa invece sul multi-angolo illuminazione e calcolo digitale per raggiungere profondità risolto imaging di micro-oggetti su un volume di immagini di grandi dimensioni. LOT può immagine campione biologico ad una risoluzione spaziale di <1 um x <1 um x <3 um x, y e Z, rispettivamente, su un grande volume di imaging di 15-100 mm ^3, e possono essere particolarmente utili per lab-on-a-chip piattaforme.

Protocollo

1. Imaging Setup

LOT possono essere assemblati in un compatto e leggero portatile campo dell'architettura ^8, e alternativamente come un microscopio optofluidic con la capacità di imaging in sezione. ⁹ In tale relazione, tuttavia, descriveremo la configurazione di base delle immagini per una panchina-top implementazione verso la tomografia di elettricità statica campioni.

1. Modulo di illuminazione: In LOT, fonti di luce parzialmente coerente come emettitori di luce dei diodi (LED) può essere utilizzato. Per una maggiore flessibilità di sperimentazione, abbiamo utilizzato un monocromatore ....

Discussione

È importante sottolineare che la geometria unica di lensfree on-chip microscopia olografico l'attivatore è critica per ottenere pixel super-risoluzione e di imaging tomografico. Poiché le immagini registrate non vengono considerati come immagini di proiezione di immagini in contatto incoerente avvicina ^12, ma ologrammi di proiezione, la diffrazione della luce trasmessa fino colpisca il rivelatore può essere corretto digitalmente da ricostruzione olografica. Pertanto, le variazioni nel campione a .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Nome	Compay	Catalogo #	Commento
Lineari XY fasi	Newport Corp.	MAE-PP	Miniature Linear Stage
Rotazione stage motorizzato	Thorlabs	PRM1Z8	Motorizzato precisione di rotazione Monte
Fibra ottica multimodale	Thorlabs	AFS105/125Y	Multimode Fiber
Sorgente luminosa	Newport Corp.	6255	Ozone-free lampada Xenon
Monocromatore	Newport Corp.	74100	Cornerstone 260 1/4 m Monochromator
Sensore CMOS serie	Aptina Inc.	MT9P031STC	5 Megapixel del sensore CMOS
C. elegans campione	Carolina Biosupply	173500	Wild-tipo C. elegans
Levamisole	Sigma Aldrich	L9756-5G	Tetramisole cloridrato