Traditionele microscopie vereist objectieflenzen om specimens te vergroten, en kan talrijke optische componenten bevatten, zoals extra objectieven, filters en spiegels, om licht te breken en naar optische sensoren te leiden. De editie van augustus 2012 van JoVE (Journal of Visualized Experiments) wordt gekenmerkt door de derde publicatie van het Ozcan Lab (University of California, Los Angeles) over hun lensvrije "on-chip" microscopieplatform, dat zij hebben gepionierd.
In 2009 publiceerde het Ozcan-lab hun eerste artikel, waarin het gebruik van een lensvrij beeldvormingsplatform werd gedemonstreerd waarmee cellen in volbloed konden worden afgebeeld. Deze beeldvormingstechniek houdt in dat een monster direct op een opto-elektronisch sensorarray wordt geplaatst, zoals de CCD- of CMOS-chips die in standaard videocamera's worden gebruikt. Vervolgens werpt LED-verlichting van bovenaf op het monster schaduwen op de chip, die worden geregistreerd als digitale hologrammen die kunnen worden onderworpen aan beeldverwerking. Dit lensloze beeldvormingssysteem maakt niet alleen een extreem groot gezichtsveld mogelijk (FOV van 0,6-8 cm2), maar het ontbreken van omvangrijke optische componenten maakt het uitstekend geschikt voor microfluïdische toepassingen. De Ozcan-groep demonstreert dit in hun vervolgartikel in JoVE uit 2011, waarin fluorescentielabelled witte bloedcellen worden afgebeeld binnen een microfluïdische chip.
Deze augustus in JoVE demonstreert de Ozcan-groep verdere verbeteringen aan hun lensvrije microscopieplatform door dit toe te passen op tomografische beeldvorming van de nematode, C. elegans. Door de invalshoek van de verlichting te variëren met behulp van een gemotoriseerde rotatietafel, laat de Ozcan-groep zien hoe er meerdere holografische coupes van een monster kunnen worden gegenereerd, die na verwerking kunnen worden gecombineerd tot tomogrammen. De Ozcan-groep bevestigt dat hun 3D-reconstructie van de worm succesvol is door aan te tonen dat de faryngeale buis, een structuur van 5 micron dik, alleen zichtbaar is in een enkele coupe en in een 3D-gereconstrueerde dwarsdoorsnede.
Het compacte en goedkope karakter van de lensvrije beeldvormingssystemen - ontworpen en geassembleerd door de Ozcan-groep - maakt ze zeer geschikt voor diagnostische point-of-care-toepassingen, of zelfs voor microscopie op basis van smartphones die in het veld kan worden uitgevoerd.
Bij de Ernest Gallo Clinic and Research Center aan de University of California, San Francisco, leert JoVE hoe morfologische veranderingen in individuele cellen gevisualiseerd kunnen worden met behulp van driedimensionale fluorescentiemicroscopie en computeranalyse. In deze procedure krijgen cellen een agonist, een antagonist plus agonist, of geen behandeling, waarna ze worden klaargemaakt voor immunofluorescentiemicroscopie. Driedimensionale beelden worden verkregen met behulp van een tweefoton-lasersysteem, en de fluorescentiegegevens worden op de computer verwerkt met Imaris en Matlab.
Om de kracht van deze techniek aan te tonen, kwantificeren de auteurs fenotypische veranderingen op single-cell niveau in getransfecteerde HEK293-cellen. Driedimensionale morfometrische analyse laat dramatische veranderingen zien in cellen die behandeld zijn met een agonist. Deze veranderingen zijn niet altijd zichtbaar bij gebruik van conventionele 2D-analyse. Deze techniek maakt het mogelijk om morfologische veranderingen in individuele cellen te kwantificeren en te karakteriseren als reactie op farmacologische stimuli, wat een krachtig nieuw beoordelingsinstrument toevoegt aan het arsenaal van onderzoek naar geneesmiddelenontwikkeling.
Deze maand reizen we in JoVE Applied Physics naar South Carolina om de School of Materials Science and Engineering aan de Clemson University te bezoeken. Hier laten onderzoekers ons zien hoe lithiumbatterijen voor laboratoriumonderzoek worden geconstrueerd.
De basiscomponenten van een lithium knoopcel zijn de werkelektrode, het lithiumelektrolyt en een tegenelektrode van lithiumfolie. De verschillende componenten van de knoopcel worden zorgvuldig geassembleerd en afgedicht met een krimpmachine. De voltooide knoopcel kan vervolgens worden gekarakteriseerd in een batterijtester. Met behulp van hun zelfgemaakte knoopcellen kunnen onze onderzoekers experimenteren met het gebruik van verschillende materialen voor het maken van de kathodes van lithium knoopcellen.
Deze maand in JoVE Immunology and Infection reizen we naar Basel, Zwitserland, om twee technieken voor het diagnosticeren van helminthinfecties te bekijken. We zien ook hoe onderzoekers de shuttle run test uitvoeren bij kinderen om de effecten van deze infecties op de fysieke conditie te beoordelen.
Helminthen zijn parasitaire wormen die in mensen en dieren kunnen leven. Veel soorten infecteren het darmkanaal en kunnen via de bodem worden overgedragen. Onze auteurs demonstreren de Kato-Katz-techniek, die wordt gebruikt voor het diagnosticeren van verschillende veelvoorkomende bodemoverdraagbare helminthen. Ze demonstreren ook de Baermann-techniek, waarbij licht wordt gebruikt om de migratie van bepaalde typen fototactische helminthen uit monsterpreparaten te stimuleren. De verschillende soorten helminthen kunnen vervolgens op basis van morfologie worden bepaald.
Onze auteurs demonstreren vervolgens hoe een shuttle run-test van 20 meter voor kinderen kan worden opgezet en uitgevoerd, en hoe de impact van helminthinfecties op de fysieke conditie kan worden gemeten. Deze methode kan helpen om de werkelijke ziektelast van door de bodem overgedragen helminthinfecties op de algemene gezondheid vast te stellen.
Deze korte samenvatting belicht slechts enkele opmerkelijke video-artikelen die in augustus zullen worden gepubliceerd. We presenteren daarnaast artikelen waarin wordt gedemonstreerd hoe genen tot expressie kunnen worden gebracht in het middenhersenen van het kippenembryo, hoe neutrofielentransmigratie kan worden bestudeerd in parallelle flowkamers bekleed met endotheelcellen, en hoe de proteolytische degradatie van de extracellulaire matrix nauwkeurig kan worden gemeten.