Levitazione magnetica Accoppiato con Imaging portatile e analisi per la malattia di diagnostica

Sommario

Presentiamo una tecnica di levitazione magnetica accoppiata con imaging e analisi automatizzate sia in un dispositivo compatibile con smartphone che in un dispositivo con imaging ed elaborazione incorporati. Questo viene applicato per misurare la distribuzione della densità delle cellule con due applicazioni biomediche dimostrate: la diagnosi dell'anemia falciforme e la separazione dei globuli bianchi e rossi.

Abstract

Attualmente, molte procedure diagnostiche cliniche sono complesse, costose, inefficienti e inaccessibili a una vasta popolazione nel mondo. I requisiti di attrezzature specializzate e personale addestrato richiedono che molti test diagnostici vengano eseguiti presso laboratori clinici remoti e centralizzati. La levitazione magnetica è una tecnica semplice ma potente e può essere applicata alle celle di levitazione, che sono sospese in una soluzione paramagnetica e poste in un campo magnetico, in una posizione determinata dall'equilibrio tra una forza magnetica e una forza di galleggiamento. Qui presentiamo una piattaforma versatile progettata per la diagnostica point-of-care che utilizza la levitazione magnetica accoppiata all'imaging microscopico e all'analisi automatizzata per determinare la distribuzione della densità delle cellule di un paziente come utile indicatore diagnostico. Presentiamo due piattaforme che operano secondo questo principio: (i) una versione compatibile con smartphone della tecnologia, in cui la fotocamera integrata dello smartphone viene utilizzata per visualizzare le celle nel campo magnetico e un'applicazione per smartphone elabora le immagini e per misurare la distribuzione della densità delle celle e (ii) una versione autonoma in cui una scheda della fotocamera viene utilizzata per acquisire le immagini e un'unità di elaborazione incorporata con schermo TFT (Thin-Film Transistor) collegato misura e visualizza i risultati. Le applicazioni dimostrate includono: (i) la misurazione della distribuzione alterata di una popolazione cellulare con un fenotipo di malattia rispetto a un fenotipo sano, che viene applicata alla diagnosi dell'anemia falciforme, e (ii) la separazione di diversi tipi di cellule in base alle loro densità caratteristiche, che viene applicata per separare i globuli bianchi dai globuli rossi per la citometria dei globuli bianchi. Queste applicazioni, così come le future estensioni delle misure essenziali basate sulla densità abilitate da questa tecnologia di piattaforma portatile e facile da usare, miglioreranno significativamente le capacità diagnostiche delle malattie presso il punto di cura.

Introduzione

Qui, presentiamo una piattaforma tecnologica e una tecnica che utilizza la levitazione magnetica accoppiata con imaging e analisi automatizzata per analizzare la distribuzione della densità delle cellule del paziente come indicatore per la malattia. Questo approccio versatile per l'analisi di citometria di densità basata in ultima analisi può essere applicata a una vasta gamma di diagnostica delle malattie. Tuttavia, al fine di essere compatibile con i test point-of-care e l'uso in paesi in via di sviluppo, la tecnica deve soddisfare le esigenze di basso costo, portabilità e usabilità. Il dispositivo e consumabili devono essere ottenuti facilmente a basso cos....

Protocollo

Dichiarazione etica: Tutte le procedure che coinvolgono campioni di sangue umano sono state effettuate secondo le norme istituzionali. Tutti i protocolli sono stati esaminati e approvati dal Institutional Review Board. Un consenso informato è stato dato da tutti i partecipanti.

Preparazione 1. Esempio per anemia falciforme Diagnosi ^{5, 8}

1. Preparare una soluzione 50 mm di gadobutrolo in soluzione salina bilanciata di Hank (HBSS).
2. Sciogliere 10 mM sodio metabisolfito nella soluzione gadolinio.
   NOTA: metabisolfito di sodio è tossico per inalazione e fortemen....

Risultati

Per l'analisi della distribuzione della densità delle cellule, che è la tecnica usata per la diagnosi della malattia falce cella, lo scopo è di individuare la larghezza della distribuzione della popolazione cellulare. Cellule del sangue da pazienti senza anemia falciforme saranno confinati all'interno di una larghezza prevedibile. Le cellule da pazienti con anemia falciforme saranno distribuiti in tutta una regione più ampia, con una inclinazione verso il basso nella distribuzion.......

Discussione

I passaggi critici all'interno del protocollo
Fattori critici in questo processo includono il corretto allineamento dei magneti. Se i magneti diventano sloggiato o separati più del normale all'interno del dispositivo, questo può influenzare i risultati. Per controllare questo guasto o altri nel processo, una particella di densità controllata, ad esempio microsfere di polistirene, può essere utilizzato periodicamente per controllare le variazioni nel tempo. Inoltre, il tempo di levitazione è importante per.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Gadavist (Bayer)	Jefferson Medical and Imaging	2068062	Gadavist contiene 1M gadobutrol, un chelato di gadolinio. Abbiamo acquistato fiale da 2 ml con 15/ca.
Tubi microcapillari quadrati in vetro	Vitrocom	8270	50 mm di lunghezza è sufficiente
Metabisolfito di sodio	Sigma-Aldrich	S9000	Formula chimica: Na2S2O5
Leica Microsystems Sigillante per tubi Critoseal	Fisher Scientific	02-676-20
Soluzione salina	bilanciata di HankSigma-Aldrich	H9269  SIGMA
Tripsina-EDTA	Sigma-Aldrich	T4049	O altro reagente come raccomandato per il tipo di cellula utilizzata
Dispositivo pungidito regolabile MICROLET 2	Walgreens	246567	Qualsiasi pungidito è accettabile se utilizzato secondo i protocolli di biosicurezza
Microlet Lancets	Walgreens 667474		Deve essere smaltibile e non riutilizzato
Hausser Bright-Line Phase Hemacytometer	Fisher Scientific	02-671-6	O qualsiasi metodo preferito per il conteggio cellulare
ACK Lysing Buffer	ThermoFisher	A1049201