Ampio campo di microscopia a fluorescenza e citometria di flusso Imaging fluorescente su un telefono cellulare
11 aprile 2013
Esaminiamo i nostri risultati recenti sull'integrazione di microscopia a fluorescenza e di imaging strumenti di citometria a flusso su un telefono cellulare utilizzando compatte e convenienti opto-fluidici allegati. Questi cellulare basato micro-dispositivi di analisi può essere utile per l'analisi citometrica, ad esempio per eseguire operazioni di conteggio cellulari diversi e per high throughput screening di campioni di acqua, ad esempio in impostazioni delle risorse limitate.
L'obiettivo generale di questa procedura è convertire la fotocamera di un telefono cellulare in una piattaforma di microscopia fluorescente o in un citometro per immagini fluorescente. In primo luogo, l'emissione fluorescente viene raccolta attraverso una lente collegata che è stata posizionata tra il telefono cellulare, l'unità fotocamera e il campione di interesse. Successivamente, un semplice filtro di plastica all'interno dell'accessorio respinge la luce di eccitazione diffusa, creando uno sfondo di campo scuro per l'imaging fluorescente, convertendo il telefono con fotocamera in un microscopio a fluorescenza o citometro per immagini.
Nella fase finale, viene scattata una foto o un video delle particelle fluorescenti di interesse utilizzando la fotocamera in modalità notturna. In definitiva, le perle o le celle fluorescenti possono essere visualizzate e caratterizzate dalla fotocamera del telefono cellulare. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto alle masse esistenti, come l'utilizzo del microscopio a fluorescenza convenzionale, è che il microscopio basato su telefono cellulare è compatto, leggero ed economico e ha il potenziale per l'uso nella diagnostica point-of-care.
Nelle impostazioni con risorse limitate in cui i servizi sanitari convenzionali non sono disponibili, per assemblare il microscopio fluorescente a campo largo fluidico, iniziare posizionando la lente convessa Plano nell'attacco ottico all'interno della sua specifica posizione di supporto della lente. Quindi posizionare il filtro di plastica sulla vaschetta del filtro e farlo scorrere nell'accessorio. Quindi, inserire il vassoio LED nell'accessorio.
Posizionare i vetrini del campione nel vassoio del campione, quindi far scorrere il vassoio del campione nell'accessorio. Dopo aver rivolto i LED verso la clip del campione, l'attacco per microscopia fluorescente a campo largo optofluidico assemblato sul telefono cellulare, in modo tale che la lente extra sia direttamente a contatto con l'obiettivo della fotocamera del telefono cellulare. Ora usa l'interruttore sull'accessorio per accendere i LED e visualizzare il campione di interesse con la fotocamera del telefono cellulare.
In modalità notturna. Quando è necessario eseguire lo screening di grandi volumi di campioni liquidi per la rilevazione di eventi rari, è possibile assemblare un dispositivo di citometria a flusso optofluidico. Inizia posizionando la lente sferica A nell'attacco.
Quindi fissare con nastro adesivo il filtro di assorbimento in plastica davanti all'obiettivo della fotocamera e far scorrere la camera microfluidica nell'attacco. Ora aggancia l'accessorio optofluidico assemblato per la citometria di imaging fluorescente sul telefono cellulare, in modo che la lente aggiuntiva sia direttamente a contatto con l'obiettivo della fotocamera del telefono cellulare, e usa l'interruttore sull'accessorio per accendere i LED. Quindi, collegare il canale microfluidico alla pompa a siringa e somministrare il campione liquido nel dispositivo microfluidico a una velocità di flusso costante.
Quindi, utilizzando la modalità video della fotocamera del telefono cellulare, cattura un filmato delle cellule fluorescenti che scorrono attraverso il canale microfluidico per preparare campioni di microparticelle fluorescenti. Per prima cosa mescolare 10 microlitri di perle fluorescenti verdi e 10 microlitri di perle fluorescenti rosse con 40 microlitri di acqua deionizzata. Utilizzando una micropipetta, posizionare 10 microlitri della miscela di microsfere su un vetrino.
Quindi utilizzare un altro scivolo di vetro per creare una struttura a sandwich. Infine, inserire la struttura a sandwich nel vassoio del campione dell'accessorio per microscopia fluorescente a campo largo e farla scorrere nell'attacco del telefono cellulare. Per preparare un campione di globuli bianchi marcato in fluorescenza, trasferire prima 200 microlitri di un campione di sangue intero da una provetta per la raccolta del sangue EDTA a una provetta di polistirene da 1,5 millilitri.
Quindi aggiungere un millilitro di tampone di lisi dei globuli rossi al campione di sangue intero da 200 microlitri e mescolare accuratamente dopo cinque minuti, centrifugare il campione di sangue lisato. Quindi rimuovere il surnatante resuspend, il pellet di globuli bianchi in 200 microlitri di PBS e mescolare delicatamente le cellule dopo la centrifugazione. Ancora una volta, rimuovere il surnatante e risospendere in PBS.
Quindi, aggiungere cinque microlitri di una soluzione millimolare di cito 16 ai globuli bianchi e incubare il campione in un foglio di alluminio per 30 minuti. Quindi, dopo aver centrifugato il campione, risospendere nuovamente il pellet di globuli bianchi marcato in altro PBS e trasferire da cinque a 10 microlitri del campione di cellule su un vetrino coprioggetti. Posizionare un secondo vetrino coprioggetti sulla parte superiore del campione, quindi inserire i vetrini coprioggetti a sandwich nel vassoio del campione.
Visualizzare il campione utilizzando l'accessorio per microscopio fluorescente del telefono cellulare. In alternativa, le celle marcate possono essere erogate continuamente attraverso il canale microfluidico con una pompa a siringa automatizzata portatile alimentata a batteria. Quindi, utilizzando la fotocamera del telefono cellulare in modalità video, cattura un filmato microscopico fluorescente delle cellule che scorrono.
Le celle o le particelle fluorescenti possono essere visualizzate in modalità statica in modo tale che, senza alcun flusso fluidico, si possa osservare un campo visivo del campione molto ampio con una risoluzione spaziale di circa 10 micrometri. Ad esempio, in questa figura, sono state riprodotte perline fluorescenti verdi e rosse. Una qualità dell'immagine decente si ottiene su un campo visivo di circa 81 millimetri quadrati verso i bordi del campo visivo centrale.
Tuttavia, qui ci sono regioni aberrate, vengono mostrate immagini di telefoni cellulari di globuli bianchi marcati in modo fluorescente. Questo riquadro mostra un'immagine di un telefono cellulare ingrandita digitalmente di globuli bianchi marcati in fluorescenza ritagliati dall'immagine principale. In questo riquadro, vengono mostrati i risultati della decodifica compressiva per il primo riquadro: l'immagine decodificata mostra un livello di chiarezza simile allo stesso campione di cellule visualizzato su un obiettivo 10 x con un microscopio fluorescente convenzionale dello stesso campo visivo.
Guardando questo video, dovresti avere una buona comprensione di come convertire il tuo cellulare in microscopio forense o citometro per immagini, consentendo la caratterizzazione dell'imaging e il contenuto di perline o cellule forensi.
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Panoramica
In questo articolo viene descritta la trasformazione della fotocamera di un telefono cellulare in una piattaforma di microscopia fluorescente o in un citometro ad imaging mediante l'uso di accessori opto-fluidici compatti. La tecnica consente l'analisi citometrica e lo screening ad alto rendimento in contesti con risorse limitate.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Microscopia fluorescente
- Citometria a flusso con imaging
- Diagnostica basata su telefoni cellulari
Sfondo
- La microscopia fluorescente è una tecnica ampiamente utilizzata per l'acquisizione di immagini di campioni biologici.
- L'analisi citometrica con imaging consente l'analisi di particelle in un flusso di fluido.
- I microscopi fluorescenti convenzionali possono essere ingombranti e costosi.
- La tecnologia dei telefoni cellulari offre un'alternativa portatile ed economica.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo per convertire le fotocamere dei telefoni cellulari in strumenti di imaging fluorescente.
- Permettere l'analisi citometrica in diverse condizioni.
- Fornire una soluzione leggera ed economica per la diagnostica point-of-care.
Metodi Utilizzati
- Montaggio di una lente per raccogliere l'emissione fluorescente.
- Utilizzo di un filtro in plastica per eliminare la luce di eccitazione diffusa.
- Acquisizione di immagini di particelle fluorescenti mediante la fotocamera del telefono cellulare in modalità notturna.
- Caratterizzazione di microsfere fluorescenti o cellule mediante acquisizione di immagini.
Risultati principali
- La fotocamera del telefono cellulare può catturare efficacemente immagini fluorescenti.
- La tecnica fornisce uno sfondo a campo scuro per un'imaging migliorata.
- Dimostra un potenziale per applicazioni di screening ad alto rendimento.
- Il metodo è compatto, leggero ed economico rispetto ai metodi tradizionali.
Conclusioni
- La microscopia basata su telefoni cellulari è un'alternativa praticabile ai sistemi convenzionali.
- Questo approccio può facilitare l'analisi citometrica in ambienti con risorse limitate.
- Un ulteriore sviluppo potrebbe migliorarne l'applicazione nella diagnostica point-of-care.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'integrazione della microscopia fluorescente a campo largo e della citometria a flusso con imaging nei telefoni cellulari affronta la sfida dell'implementazione di analisi cellulari quantitative in contesti con risorse limitate o decentralizzati. Questo approccio consente flussi di lavoro scalabili, economici e portatili per la scoperta nelle fasi iniziali e la ricerca traslazionale, ampliando l'accesso ai dati citometrici al di fuori delle infrastrutture tradizionali dei laboratori. La piattaforma supporta decisioni rapide e utilizzabili sul campo per il triage dei campioni e la validazione preliminare di bersagli.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Consente un'analisi rapida dei fenotipi cellulari mediante strumenti di imaging accessibili.
- Permette la validazione funzionale di bersagli quantificando popolazioni cellulari marcate con fluorescenza.
- Facilita la riduzione del rischio biologico in ambienti privi di infrastrutture convenzionali per citometria.
- Fornisce dati preliminari per la selezione del portafoglio in programmi nelle fasi iniziali.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara saggi cellulari validati per flussi di lavoro di screening di composti successivi.
- Fornisce output quantitativi e riproducibili mediante acquisizione digitale di immagini e video.
- Supporta la standardizzazione e la scalabilità dei saggi in studi distribuiti o sul campo.
- Consente una valutazione affidabile di marcatori fluorescenti in diversi tipi di campioni.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea alle strategie traslazionali dei biomarcatori consentendo il conteggio cellulare sul campo (ad esempio, cellule T CD4+).
- Mantiene la continuità dalla scoperta alla validazione preclinica in contesti decentralizzati.
- Supporta decisioni di avanzamento basate sulla valutazione del rischio fornendo dati citometrici accessibili.
- Offre una riduzione del rischio predittiva per la qualità del campione e l'espressione dei marcatori cellulari.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questa piattaforma basata su telefoni cellulari si adatta dalla fase iniziale di scoperta alla ricerca preclinica, consentendo la verifica delle ipotesi, lo screening e la quantificazione di biomarcatori traslazionali sia in flussi di lavoro centralizzati che remoti.
- Biologia della scoperta: Facilita la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi attraverso imaging fluorescente accessibile.
- Screening: Garantisce prontezza e riproducibilità dei saggi grazie a output digitali standardizzati.
- Analisi: Fornisce conteggi cellulari quantitativi e misurazioni dell'intensità della fluorescenza per analisi comparative.
- Ricerca traslazionale: Supporta l'allineamento dei biomarcatori e il triage dei campioni in contesti di campo o presso il punto di cura.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità riutilizzabile e portatile per l'analisi citometrica in diversi programmi e aree geografiche.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nei saggi cellulari.
- Valore operativo: Migliora la standardizzazione, la riproducibilità e la scalabilità dei flussi di lavoro citometrici.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione e l'efficienza del capitale consentendo una raccolta dati rapida e distribuita.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e la progressione aggiustata per il rischio in ambienti con risorse limitate.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze di base nella preparazione dei campioni e nella marcatura fluorescente.
- Necessita di un hardware per telefono cellulare compatibile e di accessori opto-fluidici.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i protocolli di acquisizione delle immagini e l'analisi dei dati.
- Adattabile a diversi tipi cellulari e matrici campione con infrastrutture minime.
- La qualità e la risoluzione delle immagini potrebbero essere limitate rispetto ai sistemi di laboratorio ad alte prestazioni.
Domande frequenti sul biopharma
Chapters in this video
0:05
Title
1:15
Opto-fluidic Attachment for Wide-field Fluorescent Microscopy
2:11
Opto-fluidic Attachment for Fluorescent Imaging Cytometry
3:13
Preparation of Fluorescent Micro-particle Samples
3:52
Preparation of Fluorescently Labeled White Blood Cells
5:18
Results: Representative Wide-field Fluorescent Microscopy and Fluorescent Imaging Flow Cytometry on a Cellphone
6:15
Conclusion
