우리는 스마트폰 호환 장치와 이미징 및 처리 기능이 내장된 장치 모두에서 자동화된 이미징 및 분석과 결합된 자기 부상 기술을 제시합니다. 이는 두 가지 입증된 생물 의학 응용 분야, 즉 겸상 적혈구 질환 진단과 백혈구와 적혈구 분리를 통해 세포의 밀도 분포를 측정하는 데 적용됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
현재 많은 임상 진단 절차는 복잡하고, 비용이 많이 들고, 비효율적이며, 전 세계의 많은 인구가 접근할 수 없습니다. 특수 장비 및 교육을 받은 인력에 대한 요구 사항에 따라 많은 진단 테스트를 원격의 중앙 집중식 임상 실험실에서 수행해야 합니다. 자기 부상은 간단하지만 강력한 기술이며 자기력과 부력 사이의 평형에 의해 결정되는 위치에서 상자성 용액에 매달려 자기장에 놓인 세포를 부상시키는 데 적용할 수 있습니다. 여기에서는 현미경 이미징 및 자동 분석과 결합된 자기 부상 기능을 사용하여 유용한 진단 지표로서 환자 세포의 밀도 분포를 결정하는 현장 진단을 위해 설계된 다목적 플랫폼 기술을 제시합니다. 우리는 이 원칙에 따라 작동하는 두 가지 플랫폼을 제시합니다: (i) 내장 스마트폰 카메라를 사용하여 자기장의 세포를 이미지화하고 스마트폰 애플리케이션이 이미지를 처리하고 세포의 밀도 분포를 측정하는 기술의 스마트폰 호환 버전과 (ii) 카메라 보드를 사용하여 이미지를 캡처하고 박막 트랜지스터(TFT) 화면이 부착된 임베디드 처리 장치가 결과를 측정하고 표시하는 독립형 버전입니다. 입증된 응용 분야에는 (i) 겸상 적혈구 진단에 적용되는 건강한 표현형과 비교하여 질병 표현형을 가진 세포 집단의 변경된 분포를 측정하고 (ii) 백혈구 세포 분석을 위해 적혈구에서 백혈구를 분리하는 데 적용되는 특성 밀도에 따라 다른 세포 유형을 분리하는 것이 포함됩니다. 이러한 응용 프로그램뿐만 아니라 이 휴대용의 사용자 친화적인 플랫폼 기술로 구현되는 필수 밀도 기반 측정의 향후 확장은 진료 현장에서 질병 진단 기능을 크게 향상시킬 것입니다.
서론
여기서는 기술 플랫폼 및 질병에 대한 지표로서 환자의 세포의 밀도 분포를 분석하는 자동화 된 이미지 분석과 함께 자기 부상을 사용하는 기술을 제시한다. 밀도 계 세포 측정 분석이 다용도 방법은 궁극적으로 질환 진단의 범위에 적용될 수있다. 그러나, 순서대로 포인트의 케어 테스트와 호환되도록 개발 도상국에서 사용하는 기술은 저렴한 비용으로 휴대 성 및 편의성에 대한 요구 사항을 충족해야합니다. 장치 및 소모품 용이하게 저비용으로 획득해야한다. 샘플 제조가 간단하며, 분석은 사용자 입력 또는 해석 최소 요건 자동화되어야하고, 그 결과를 신속하게 복귀한다. 또한,이 장치는 임상뿐만 아니라 개발 도상국에 유용 할 수 작고 휴대해야합니다. 따라서, 우리는 케어 포인트에 대응 기술이 자기 부상을 사용하는 장치 및 방법을 개발했다커플 링 자동화 이미징 및 이미지 분석에 의해이 ogy는 환자의 세포 집단의 밀도 분포에 대한 결과를 반환합니다.
포인트의 케어 기술은 현재 임상 실험실 테스트 절차를 통해 주목할만한 장점을 제공합니다. 현재이 기술은 임상 소유하기에 너무 비싸거나 의료진에 의해 수행하기에 너무 복잡하다. 이러한 절차의 대부분은 숙련 된 기술자가 수행해야합니다 노동 집약적 인 프로토콜을 필요로한다. 이러한 이유로, 혈액이나 소변 등의 환자 샘플....
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프로토콜
윤리 진술 : 인간의 혈액 샘플을 포함하는 모든 절차는 기관의 규정에 따라 수행되었다. 모든 프로토콜을 검토하고 임상 시험 심사위원회의 승인을했다. 정보통 동의가 모든 참가자에 의해 주어졌다.
겸상 적혈구 질환 진단 5 1. 샘플 준비, 8
- 행크의 균형 소금 솔루션 (HBSS)에 가도 부 트롤의 50 mM의 솔루션을 준비합니다.
- 가돌리늄 용액에 10 mM의 나트륨 메타 비설 파이트를 녹인다.
참고 : 메타 중아 황산나트륨은 흡입 독성이 강하게 피부 조직을 자극. 물과 혼합 부식성 산이다. 그것은 높은 온도로 가열 할 때, 황 및 나트륨의 독성 산화 가스를 방출하도록 분해 될 수있다. - 손가락 끝 또는 정맥 천자 중 하나를 통해 혈액 샘플을 얻습니다.
- 깨끗한 일회용 란셋 갖는 천자 장치를 이용하여 혈액을 채취. AP = 연합 뉴스플라이 상기 관통 사이트에 가까운 압력과 서너 번 피펫을 사용하여 혈액을 수집하기 전에 형성된 혈액 방울을 닦아; 치료를하지이 조직 유체와 샘플의 오염을 초래하므로, 조직을 압박하여 "우유"손가락을합니....
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결과
겸상 적혈구 질환의 진단을 위해 사용되는 기술이다 셀 밀도 분포 분석에 대해, 그 목적은 세포 집단의 분포의 폭을 식별하는 것이다. 겸상 적혈구 질환이없는 환자에서 혈액 세포 예측 폭에 한정 될 것이다. 겸상 적혈구 질환 환자의 세포는 세포 분포가 하향 경사와, 넓은 영역에 걸쳐 분산 될 임의의 특정 애플리케이션에 대해 (도 4 참조), 임계 값은 건강의 비교 대조 시료의 분포 폭 사이에 설정 될 수있다 5, 8 "질병에 대한 긍정적" "건강"사이의 차단으로 샘플.
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토론
프로토콜 내에서 중요한 단계
이 과정에서 중요한 요소는 자석의 적절한 정렬을 포함한다. 자석 빠질되어 있거나 장치 내에 정상보다 더 분리 된 경우,이 결과에 영향을 미칠 수있다. 이 과정에서 오류 또는 다른 사람을 제어하기 위해, 밀도가 제어 된 입자, 폴리스티렌 미립자와 같이 시간에 따른 변화를 제어하기 위해 주기적 사용될 수있다. 또한, 부상 시간은 세포가 평형에 도달 할 수 있도록하는 것이 중요하다. 적혈구를 들어, 10 분의 모든 세포가 평형에 도달하는 것을 허용하기에 충분하다. 그러나, 작은 입자 또는 세포가 평형에 도달하기 위해 더 긴 시간을 요구할 수 있다는 점이다. 이 작업은 5 초 간격으로 시간 경과 화상 촬영 시간 동안 감금 폭 플롯에 의해 평가 될 수있다; 평형 한정 폭의 변화는 무시할 수있는 시점으로 결정할 수있다.
프로토콜 내의 다른 중요한 단계는 사전을 포함이것과 정확한 농도 가돌리늄 용액 paration 크게 샘플 부상 높이에 영향을 미.......
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공개 사항
저자 Stephanie Knowlton과 Savas Tasoglu는 현장 진단 솔루션을 위해 여기에 설명된 자기 부상 플랫폼을 상용화하기 위해 노력하는 스타트업인 mBiotics의 창립자이자 지분을 보유하고 있습니다. 여기에 설명된 기술에 대해 "밀도 기반 분리, 식별 및 측정을 위한 온보드 광학 이미징 및 이미지 분석을 통한 자기 부상"이라는 제목의 임시 특허가 UCONN 사례 번호 16-027에 출원되었습니다.
감사의 글
저자는 겸상 세포 환자 샘플을 제공해 주신 Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute의 Matthew Heeney 박사와 Yale-New Haven Hospital의 Farzana Pashankar 박사에게 감사의 뜻을 전합니다. 저자는 이러한 샘플을 테스트하고 데이터를 컴파일하는 데 도움을 준 Chu H. Yu와 Ashwini Joshi에게 감사를 표합니다.
S.T.는 이 연구에 대한 재정적 지원에 대해 미국심장협회 과학자 개발 보조금(15SDG25080056)과 코네티컷 대학교 연구 우수성 프로그램(University of Connecticut Research Excellence Program) 상을 수여했습니다.S.K.는 이 자료가 National Science Foundation Graduate Research Fellowship(DGE-1247393)의 지원을 받는 연구를 기반으로
한다는 것을 인정합니다.....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Gadavist (Bayer) | Jefferson Medical and Imaging | 2068062 | Gadavist에는 가돌리늄 킬레이트인 1M 가도부트롤이 함유되어 있습니다. 우리는 15/ca의 2ml 바이알을 구입했습니다. |
| 정사각형 유리 미세 모세관 | Vitrocom | 8270 | 50mm 길이로 충분합니다 |
| 메타중아황산나트륨 | Sigma-Aldrich | S9000 | 화학식: Na2S2O5 |
| Leica Microsystems Critoseal 튜브 실란트 | Fisher Scientific | 02-676-20 | |
| Hank's Balanced Salt Solution | 시그마-알드리치 | H9269 SIGMA | |
| Trypsin-EDTA | Sigma-Aldrich | T4049 | 또는 사용된 세포 유형에 권장되는 기타 시약 |
| MICROLET 2 조절 가능한 채혈 장치 | Walgreens | 246567 | 생물 안전 프로토콜에 따라 사용할 때 모든 채혈 장치가 허용됩니다 |
| Microlet | Lancets Walgreens | 667474 | 폐기 가능해야 하며 재사용되어서는 안 됩니다 |
| Hausser Bright-Line Phase Hemacytometer | Fisher Scientific | 02-671-6 | 또는 세포 계수를 위한 선호되는 방법 |
| ACK 용해 버퍼 | ThermoFisher | A1049201 |
참고문헌
- Tasoglu, S., Khoory, J., Tekin, H., Thomas, C., Karnoub, A., Ghiran, I., Demirci, U. Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution. Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).
- Tasoglu, S., Yu, C. H., Liadudanskaya, V., Guven, S., Migliaresi, C., Demirci, U. Magnetic L....
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재인쇄 및 허가
