病の診断のためのポータブルイメージングおよび分析と相まって磁気浮上

このプロセスの全体的な目標は、細胞集団の変化した分布を測定するか、その特性密度に基づいて細胞タイプを分離することにより、さまざまな医療診断アプリケーションに対して密度ベースの細胞分析を実行することです。この方法は、臨床現場や発展途上国で重要な細胞の方法医療診断を行うという生物医学工学の重要な課題を解決するのに役立ちます。この手法の主な利点は、多くの機器や準備を必要とせず、ほとんど誰でも実行できることです。

この手法の意味するところは、鎌状赤血球の低酸素状態によって引き起こされる密度の増加と浮遊速度の低下を定量化できるため、鎌状赤血球の診断にまで及びます。この方法は、ここで示すように医療診断検査に役立ちますが、サンプルを変更し、ソフトウェアを変更することにより、他の密度ベースのサイトメトリー検査にも適用できます。まず、ガドブトロールとハンクスバランス塩溶液の50ミリモル溶液を10ミリリットル調製します。

次に、メタ重亜硫酸ナトリウムを添加して、ガドリニウム溶液中の濃度を10ミリモルにします。100マイクロリットルのガドリニウムナトリウムメタ重亜硫酸塩ストック溶液を微量遠心チューブに入れます。標準的な静脈穿刺技術またはフィンガースティックで血液サンプルを採取します。

フィンガースティックのサンプルを採取するには、組織を圧迫せずにピアス部位の近くに圧力をかけます。ピアスした部位を少なくとも3回拭いてから、マイクロピペットで血液サンプルを採取します。最大1マイクロリットルの血液サンプルをチューブ内のガドリニウムメタ重亜硫酸ナトリウム溶液と混合して、鎌状赤血球症診断用のサンプルを取得します。

まず、ガドブトロールとハンクスバランス塩溶液の25ミリモル溶液と250ミリモル溶液の両方を調製します。次に、前述のフィンガースティックまたは静脈穿刺技術を使用して血液サンプルを採取します。血液サンプルの約1マイクロリットルを25ミリモルのガドブトロール溶液で1000倍に希釈して、白血球サイトメトリー用のサンプルを取得します。

白血球の浮遊範囲を単独で決定するための追加サンプルを調製するには、5マイクロリットルの血液サンプルを500マイクロリットルの赤血球溶解バッファーに加えます。混合物を室温で3〜5分間インキュベートします。次に、250ミリモルのガドリニウム溶液1部とライセート9部の溶液を調製して、ガドリニウム濃度が25ミリモルのライセートサンプル溶液を得ます。

サンプル分析を開始するには、デバイスの電源を入れ、平らな面に置きます。サンプルを正方形のガラスキャピラリーチューブに引き込みます。チューブが半分満たされたら、端をキャピラリーチューブシーラントで密封します。

キャピラリーをデバイスの磁気浮上モジュールに挿入して、チューブの1センチメートルだけが見えるようにします。サンプルをデバイス内で10分間邪魔されずに置いて平衡化させます。次に、目的のセルが画面に表示されていることを確認します。

1つの測定ボタンを押して画像を保存します。画面に自動表示される解析結果を記録します。画面上の細胞が多すぎる、または少なすぎることがデバイスで示された場合は、キャピラリーをデバイスからわずかに出し入れし、サンプルをさらに 10 分間平衡化します。

最初の画像を保存した後、キャピラリーを約0.5センチずつ内側または外側に動かします。サンプルを平衡化させてから、分析のために別の画像を取得します。サンプル上の異なる位置から少なくとも5つの画像からデータを取得し、エラーを回避します。

画像をデバイスまたは USB ドライブに保存します。終了したら、サンプルをデバイスから取り出し、適切に廃棄します。まず、磁気浮上装置にスマートフォンをはめ込みます。

スマートフォンのカメラが磁気浮上モジュールと一直線になっていることを確認します。スマートフォンを平らな面のスタンドに直立させて固定します。キャピラリーを浮上モジュールに挿入し、マイクロポンプチューブを両端に取り付けます。

サンプルバイアルをサンプルホルダーに入れます。次に、スマートフォンアプリを起動します。マイクロポンプの電源を入れ、最初の画面で流量とLEDの明るさのパラメータを設定します。

サンプルがスムーズに流れ始めたら、左にスワイプして画像キャプチャモードに入ります。少なくとも 5 つの異なるビデオを取得します。次に、アプリの分析セクションで、フロー支援分析を選択し、分析する各ファイルを開きます。

磁気浮上を受けると、鎌状赤血球症のない患者の血液細胞は予測可能な幅に閉じ込められます。鎌状赤血球症の患者から採取した細胞は、より広い領域に分布しており、その傾向は下降傾向にあります。これは、閉じ込め幅の解析に反映されます。

健康な対照細胞は狭いバンドで現れますが、鎌状赤血球は全体の幅のばらつきがはるかに大きい広いバンドで現れます。この方法では、密度範囲が離散的な個々の細胞タイプも分化でき、低ガドリニウム濃度で最適な分離が得られます。ここでは、分析前に赤血球を溶解したサンプルから、白血球の浮遊高さを決定しました。

この既知の浮遊高さは、白血球のカウントに使用されました。サンプルのマイクロリットルあたりの白血球数を1000に希釈して計算するには、画像で観察された細胞の数に2000を掛けます。このテクニックをマスターすると、適切に実行すれば、わずか10分で完了します。

この手順に続いて、他の研究者はこのアプローチを使用して、さまざまな病状の医療診断テストを開発できます。