Name: Magnetische levitatie In combinatie met Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Leer magnetische levitatie voor dichtheidsanalyse van bloedcellen bij de diagnose van sikkelcelziekte. Deze toegankelijke methode vereist minimaal materiaal en is geschikt voor klinische toepassingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen Dr. Matthew Heeney van Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute en Dr. Farzana Pashankar van Yale-New Haven Hospital danken voor het verstrekken van monsters van sikkelcelanemiepatiënten. De auteurs willen Chu H. Yu en Ashwini Joshi bedanken voor hun hulp bij het testen van deze monsters en het verzamelen van de gegevens.
S.T. erkent de American Heart Association Scientist Development Grant (15SDG25080056) en de University of Connecticut Research Excellence Program award voor de financiële ondersteuning van dit onderzoek. S.K. erkent dat dit materiaal is gebaseerd op werk dat wordt ondersteund door de National Science Foundation Graduate Research Fellowship (DGE-1247393).

Ethische verklaring: Alle procedures met menselijke bloedmonsters werden volgens de institutionele voorschriften uitgevoerd. Alle protocollen zijn beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Review Board goedgekeurd. Een geïnformeerde toestemming werd gegeven door alle deelnemers. 1. Monstervoorbereiding voor sikkelcelziekte Diagnose 5, 8 <ol><li> Bereid een 50 mM oplossing van gadobutrol in Hank&#39;s Balanced Salt Solution (HBSS). </li><li> Los 10 mM natriummetabisulfiet in het gadolinium oplossing. LET OP: Natriummetabisulfiet is giftig bij inademing en sterk irriterend voor de huid en weefsel. Het is een corrosief zuur indien gemengd met water. Kan ontleden giftige dampen oxide zwavel en natrium uitzenden bij verhitting tot hoge temperaturen. </li><li> Verkrijgen bloedmonster via ofwel vingerprik of venapunctie. <ol><li> Teken bloed met behulp van een prikpen met een schone, wegwerpbare lancet. Apply druk in de buurt van de doorboorde plaats en veeg het bloed druppel gevormd drie tot vier keer voor het verzamelen van bloed met behulp van een pipet; let op dat &quot;melk&quot; de vinger door knijpen het weefsel, omdat dit zal leiden tot verontreiniging van het monster met weefselvloeistof. </li><li> Als alternatief, trekken bloed met behulp van standaard venapunctie procedures 14. OPMERKING: Indien monsters langer worden bewaard dan enkele uren, laat het bloed in een vacutainer met een antistollingsmiddel, zoals EDTA. </li></ol></li><li> Voeg minder dan 1 pi van bloed naar 100 gl van de gadolinium-natriummetabisulfietoplossing. </li></ol> 2. Monstervoorbereiding voor WBC Cytometry 7 <ol><li> Verkrijgen bloedmonster via ofwel vingerprik of venapunctie, zoals in deel 1. </li><li> Optioneel: Lyse RBC met een RBC lysisbuffer. Pipetteer 5 ul bloed in 500 pi van RBC lysis buffer en incuberen bij kamertemperatuur gedurende 3-5 min. NOTITIE:dit kan worden gedaan om de levitatie bereik van een geïsoleerde populatie van WBC bevestigen. Het is echter niet nodig deze stap uit te voeren, omdat de hier gepresenteerde resultaten tonen aan dat RBCs zweven met een duidelijk lagere positie dan WBC. </li><li> Verdund volbloed 1: 1000 in 25 mM Gd in HBSS NB: als cellysis werd uitgevoerd, verdunnen de gelyseerde monster 9: 1 gelyseerde monster: 250 mM Gd om een ​​monster dat 25 mM Gd te verkrijgen. </li></ol> 3. Analyse van monsters met behulp van de magnetische levitatie Platform 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Start de magnetische levitatie apparaat: <ol><li> Voor de zelfstandige inrichting, de stekker in het apparaat, laat het aan de macht, en te plaatsen op een vlakke ondergrond. </li><li> Voor de smartphone-compatibele versie, start u de smartphone-applicatie en veeg naar links imago aan te gaanopnamemodus, en leg ze op een vlakke ondergrond. </li></ol></li><li> Voor statische magnetische levitatie: <ol><li> Plaats de voorbereide monster in een vierkante glazen microcapillaire buis door dompelen het einde in de oplossing en het toestaan ​​van het monster naar de capillaire vullen via capillaire werking. </li><li> Seal het einde van een tube kit door langzaam te duwen het ene uiteinde van de capillair in het materiaal. </li><li> Plaats de capillaire tussen de magneten van de magnetische levitatie apparaat, zodat slechts 1 cm van de buis zichtbaar blijft (zie figuur 3 voor een afbeelding van het monster voorbereiding). LET OP: Deze stap blijft hetzelfde voor zowel de smartphone-compatibel en op zichzelf staand apparaat. </li><li> Wacht 10 minuten zonder dat het toestel of capillaire verstoren. </li></ol></li><li> Voor-flow bijgestaan magnetische levitatie: <ol><li> Laad het monster in de monsterbuis. </li><li> Sluit de inlaat slang tussen de monsterhouder en microcapillary en sluit de uitlaat slang tussen de microcapillaire en afvalcontainer. </li><li> Stel de LED intensiteit en stromingsparameters. </li></ol></li><li> Zorg ervoor dat cellen zichtbaar zijn in het gezichtsveld en druk op de opnameknop om een ​​beeld vast te leggen (knop 3 op de zelfstandige apparaat en de camera-knop aan de onderkant van het scherm in de smartphone-applicatie). LET OP: Als er een USB wordt gebruikt om de beelden op te slaan, maakt u een map genaamd &quot;images&quot; en steek de USB voorafgaand aan het aanzetten van het apparaat. Als er geen schijf aanwezig is, zal het toestel de beelden in het interne geheugen op te slaan en later overgebracht. OPMERKING: Verscheidene beelden kunnen worden vastgelegd en geanalyseerd om de kans op afwijkingen te verminderen door het bewegen van de capillair in of uit ongeveer ½ cm tussen beeld vastleggen. LET OP: Als het aantal cellen binnen het gezichtsveld te hoog of te laag is (zoals gedetecteerd en gerapporteerd aan de user interface), verschuiven de capillaire in of uit het apparaat of voor te bereiden een andere sample. </li><li> Verwijder het monster en gooi de steekproef op basis van de institutionele of lokale regelgeving. Haarvaten dient te worden vernietigd als een scherp. </li></ol><img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig3.jpg" /> Figuur 3: Monstervoorbereiding en User Interface. (A) bereiding van het monster omvat prikken vinger van de patiënt, waardoor een druppel bloed, het overbrengen van de bloeddruppel de testen oplossing, roeren van het monster en laden in een capillaire buis via capillaire werking, en het invoegen van het monster in de magnetische levitatie apparaat. (B) Deze monstervoorbereiding stappen worden ook weergegeven op het scherm van het apparaat om monstervoorbereiding te begeleiden. (C) Het apparaat is voorzien van vier knoppen: een knop om te zoomen afbeelding van het monster in om de scherpstelling goed aan te passen met behulp van de regelknop; een knop om één meter werd verkregeneasurement (a 5 s vertraging geïmplementeerd om tijd te geven voor de gebruiker om het monster te voegen); een time-lapse meting (6 foto&#39;s zijn genomen op 5 s intervallen); en een knop om de stroom uit te schakelen na gebruik. Gereproduceerd, met toestemming, uit Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> 4. Beeldanalyse 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Voer de beeldanalyse software op het apparaat voor de juiste sample (cel distributie of celtype scheiding). LET OP: Voor de zelfstandige inrichting, de analyse wordt automatisch uitgevoerd en weergegeven op de grafische gebruikersinterface. Voor de smartphone-compatibel apparaat, om de analyse uit te voeren, gaat u naar de galerie eennd het gewenste videobestand te selecteren om te worden geanalyseerd. </li><li> Observeren en registreren de output van de analyse wordt weergegeven op het scherm. OPMERKING: celverdeling analyse (zoals sikkelcelziekte diagnose), zal de output de breedte van opsluiting van de celpopulatie is. LET OP: Voor celtype scheiding (zoals WBC identificatie), zal de output een beeld met de WBC bevolking geïdentificeerd zijn. Om het aantal cellen per microliter vermenigvuldigt het gemiddelde aantal leukocyten per beeld met een factor 2000. Als bijvoorbeeld 5 WBC&#39;s werden waargenomen, dit erop wijst 10.000 WBC / ul. Het normale bereik wordt algemeen beschouwd als 3500 - 11.000 WBC / ul. </li><li> Moet de analyse van het bewegen van de monsterbuis in of uit het apparaat ongeveer ½ cm en vastleggen van een beeld worden geanalyseerd zoals hierboven beschreven. LET OP: Het is aanbevolen om de analyse 5 herhalen - 6 keer per monster om fouten te voorkomen. </li></ol>

<ol><li>Tasoglu, S., Khoory, J., Tekin, H., Thomas, C., Karnoub, A., Ghiran, I., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Levitational+Image+Cytometry+with+Temporal+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution.</a> Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).</li>
<li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Liadudanskaya, V., Guven, S., Migliaresi, C., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Levitational+Assembly+for+Living+Material+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Magnetic Levitational Assembly for Living Material Fabrication.</a> Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1469-1476 (2015).</li>
<li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Gungordu, H. I., Guven, S., Vural, T., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guided+and+magnetic+self-assembly+of+magnetoceptive+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Guided and magnetic self-assembly of magnetoceptive gels.</a> Nature Communications. 5, 4702(2014).</li>
<li>Amin, R., Knowlton, S., Yenilmez, B., Hart, A., Joshi, A., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra19483d#!divAbstract">Smart-phone Attachable, Flow-Assisted Magnetic Focusing Device.</a> RSC Advances. 6, 93922-93931 (2016).</li>
<li>Knowlton, S. M., Sencan, I., Aytar, Y., Khoory, J., Heeney, M. M., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sickle+Cell+Detection+Using+a+Smartphone%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Sickle Cell Detection Using a Smartphone.</a> Sci Rep. 5, 15022(2015).</li>
<li>Knowlton, S., Yu, C. H., Jain, N., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smart-Phone+Based+Magnetic+Levitation+for+Measuring+Densities%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Smart-Phone Based Magnetic Levitation for Measuring Densities.</a> PLoS One. 10 (8), e0134400(2015).</li>
<li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600144/full">Self-Contained Handheld Magnetic Platform for Point of Care Cytometry in Biological Samples .</a> Advanced Materials Technologies. 1, 1600144(2016).</li>
<li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Yu, C. H., Heeney, M., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600100/abstract">Label-Free Sickle Cell Disease Diagnosis Using a Low-Cost, Handheld Platform.</a> Adv Mat Tech. 1 (5), 1600100(2016).</li>
<li>Bender, M. A., Douthitt Seibel, G., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBender%2C+MA+%22GeneReviews%22">GeneReviews</a>. Pagon, R. A. , University of Washington. Seattle, Seattle, WA. (1993).</li>
<li>Kaul, D. K., Fabry, M. E., Windisch, P., Baez, S., Nagel, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Erythrocytes+in+sickle+cell+anemia+are+heterogeneous+in+their+rheological+and+hemodynamic+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Erythrocytes in sickle cell anemia are heterogeneous in their rheological and hemodynamic characteristics.</a> J Clin Invest. 72 (1), 22-31 (1983).</li>
<li>Joiner, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gardos+pathway+to+sickle+cell+therapies%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Gardos pathway to sickle cell therapies?</a> Blood. 111 (8), 3918-3919 (2008).</li>
<li>Finch, J. T., Perutz, M. F., Bertles, J. F., Döbler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+of+Sickled+Erythrocytes+and+of+Sickle-Cell+Hemoglobin+Fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Structure of Sickled Erythrocytes and of Sickle-Cell Hemoglobin Fibers.</a> Proc Natl Acad Sci. 70 (3), 718-722 (1973).</li>
<li>Lew, V. L., Etzion, Z., Bookchin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dehydration+response+of+sickle+cells+to+sickling-induced+Ca%28%2B%2B%29+permeabilization%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Dehydration response of sickle cells to sickling-induced Ca(++) permeabilization.</a> Blood. 99 (7), 2578-2585 (2002).</li>
<li>Ernst, D. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aErnst%2C+DJ+%22NCCLS+Procedures+for+the+Collection+of+Diagnostic+Blood+Specimens+by+Venipuncture%3A+Approved+Standard-Sixth+Addition%22">NCCLS Procedures for the Collection of Diagnostic Blood Specimens by Venipuncture: Approved Standard-Sixth Addition</a>. 27 (26), (2007).</li>
</ol>

Auteurs Stephanie Knowlton en Savas Tasoglu zijn oprichters van en hebben een eigendomsbelang in mBiotics, een startup die werkt aan het commercialiseren van de magnetische levitatieplatform die hierin wordt beschreven voor diagnostiek op het punt van zorg. Een voorlopig patent met de titel "Magnetische levitatie met ingebouwde optische beeldvorming en beeldanalyse voor dichtheidsgebaseerde scheiding, identificatie en meting" is ingediend bij UCONN Case No. 16-027 voor de hier beschreven technologie.

Kritische stappen in het protocol Kritische factoren in dit proces zijn de juiste uitlijning van de magneten. Als de magneten verdreven worden of gescheiden meer dan normaal in het apparaat, kan dit invloed hebben op de resultaten. Te controleren voor deze fout of andere in het proces, een dichtheid gecontroleerde deeltje, zoals polystyreen microbolletjes kunnen worden gebruikt om periodiek te controleren voor veranderingen in de tijd. Verder, levitatie tijd is het belangrijk om de cellen om evenwicht te bereiken...

Hier presenteren we een technologieplatform en een techniek die magnetische levitatie combinatie met geautomatiseerde beeldvorming en analyse gebruikt om de dichtheidsverdeling van cellen van een patiënt te analyseren als indicator voor de ziekte. Deze veelzijdige benadering dichtheid gebaseerde cytometrische analyse kan uiteindelijk worden toegepast op een reeks van diagnostiek. Om echter verenigbaar met point-of-care testen en gebruik in ontwikkelingslanden, moet de techniek vereisten voor goedkope, draagbaarheid en bruikbaarheid voldoen. Het apparaat en verbruiksgoederen moet gemakkelijk worden verkregen tegen een lage kostprijs. Het monster voorbereiding moet eenvoudig zijn, moet de analyse worden geautomatiseerd met minimale eisen voor de invoer van de gebruiker of de interpretatie, en de resultaten moeten snel worden geretourneerd. Verder moet het apparaat compact en draagbaar bruikbaar in klinische en ontwikkelingslanden te zijn. Zo hebben wij een inrichting en werkwijze ontwikkeld magnetische levitatie gebruiken point-of-care-compatibele technolgie door koppeling geautomatiseerde beeldvorming en analyse resultaten betreffende de verdeling densiteit van een populatie van cellen van een patiënt. Point-of-care technologieën bieden een opmerkelijk voordeel ten opzichte van de huidige klinische laboratoriumtests procedures. De technologie die momenteel beschikbaar is te duur om te worden bezeten door een arts of te complex uitgevoerd door medisch personeel worden uitgevoerd. Veel van deze procedures vereisen arbeidsintensieve protocollen die door een vakman moeten worden uitgevoerd. Daarom worden patiënten monsters zoals bloed of urine in het algemeen opgevangen in de dokterspraktijk vervolgens overgebracht naar een externe, gecentraliseerde testlaboratorium voor klinische testen, die verscheidene dagen duren voordat de arts om de resultaten van de test te ontvangen. Dit kan vertragingen of complicaties tijdens behandeling in sommige gevallen veroorzaken, maakt deze tests zeer kostbaar en inefficiënt (waardoor een financiële last op de verzekering betalers), en verder maakt veeldiagnostiek ontoegankelijke in low-resource-instellingen en de ontwikkelingslanden. Hier presenteren we een magnetische levitatie techniek in combinatie met geautomatiseerde beeldvorming en analyse zowel een inrichting met ingebedde beeldvorming en verwerking (figuur 1) en een smartphone-compatibel apparaat (figuur 2). Deze magnetische levitatie-gebaseerde apparaten vormen een breed toepasbare platform technologie die het mogelijk moet worden toegepast op een reeks van verschillende medische diagnostische toepassingen. De magnetische levitatie benadering van enerzijds een evenwicht tussen twee krachten: een magnetische kracht en drijfvermogen 1, 2, 3. Wanneer een deeltje gesuspendeerd in een paramagnetisch medium en in een magnetisch veld dat door twee magneten met gelijke polen tegenover elkaar, een magnetische kracht werkt op het deeltje in de richting van de hartlijn tussen de twee magn ingevoegd<html> ets. Het drijfvermogen wordt veroorzaakt door de relatieve dichtheid van de deeltjes ten opzichte van het suspenderende medium en opwaarts in het geval van deeltjes minder dicht dan het medium en neer bij deeltjes dichter dan het omringende medium. Op basis van deze twee krachten, zullen deeltjes een evenwicht levitatie in het domein waarin deze twee krachten in evenwicht te bereiken; deze positie is direct gerelateerd aan de dichtheid van het deeltje, met dichtere deeltjes zweven lager in het gebied van minder dichte deeltjes. Een beeldvormende module, hetzij een ingebouwde camera smartphone 4, 5, 6 of onafhankelijke optische componenten voorzien van een vergrotende lens 7, 8, worden gebruikt om de posities van de deeltjes zichtbaar. Beeldverwerking, hetzij door middel van een smartphone applicatie 4, 5,= &quot;xref&quot;&gt; 6 of een ingebedde verwerkingseenheid 7, 8, verwerkt vervolgens de opgenomen beelden op de ruimtelijke verdeling kwantificeren en derhalve de verdeling van de dichtheid bevolking. Om grotere monsters (zoals die met slechts enkele deeltjes per milliliter plaats te analyseren, kan de telefoon rechtstreeks worden geïntegreerd in de inrichting, de deeltjes zweven en geanalyseerd zoals deze door het beeldgebied passen (figuur 2). <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig1.jpg" /> Figuur 1: Onafhankelijk magnetische levitatie Platform. (A) Compacte magnetische levitatie inrichting een magnetische module richten, imaging componenten (a light-emitting diode (LED), een optische lens en een camera detector) en een verwerkingseenheid met een beeldscherm. (B) De magnetische veldsterkte in de cross gedeelte van het gebied tussen de magneten waar het monster wordt aangebracht. De veldsterkte het grootst aan het oppervlak van de magneten en nul benadert bij de middellijn tussen hen. (C) Deeltjes, zoals cellen, in het magneetveld zijn verscheidene krachten: een magnetische kracht (F m) naar de middellijn tussen het magnetisme, met een kracht variërend op basis van de positie van het deeltje; een zwaartekracht (Fg) die afhangt van de deeltjesdichtheid ten opzichte van die van het suspenderende medium en een sleepkracht (Fd) verzet tegen de beweging van de deeltjes. Gereproduceerd, met toestemming, uit Yenilmez, et al. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig2.jpg" /> vijgure 2: Smartphone-compatibele Flow-geassisteerde magnetische levitatie Platform. (A - c) Voor (a), de zijkant (b), en terug (c) standpunten van magnetische levitatie apparaat (d) De onderdelen van het toestel zijn onder meer: 1) magnetische levitatie module, met inbegrip van permanente magneten, een vergrootglas, en een LED en lichte diffuser, 2) smartphone geval, 3) elektronica, met inbegrip van een microcontroller, pomp driver en Bluetooth-ontvanger, 4) houder micro-pomp, 5) instelbare opening, 6) afval buis houder, 7) batterijhouder, 8 ) monsterhouder, 9) dual-purpose stand en deksel. (E) Flow schema, waarin pompen van het monster door het magnetische veld. (F) Doorsnede van de magnetische levitatie module toont hoe deeltjes met verschillende dichtheden wordt uitgelijnd als ze door de velden worden gepompt; minder dichte deeltjes, zoals Deeltje 1, zal evenwicht bij hogere levitatie hoogte than dichtere deeltjes, zoals Particle 2. Overgenomen, met toestemming, van Amin, et al. 1 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> De minimale voorgeschreven om een ​​monster voor dichtheidsverdeling analyse in dit systeem zijn de mogelijkheid om een ​​suspensie van cellen of deeltjes groter dan ongeveer 5 urn en minder dan ongeveer 250 urn in grootte (voor beeldvorming en beeldverwerking) en de verenigbaarheid ervan met krijgen mengen in een oplossing van een paramagnetische oplossing zoals gadobutrol hier gebruikt. Voor diagnostiek, compatibele toepassingen omvatten die waarin (i) cellen plaats inherent een veranderde densiteit als ze dragen een ziekte vergeleken met gezonde controles, (ii) een verandering van dichtheid in de cel worden geïnduceerd door toevoeging van een reagens of een alternatieve behandeling voor een kortcubation tijd, of (iii) verschillende celtypen worden geïdentificeerd in een enkel monster en intrinsiek (of via enige vorm van behandeling) hebben unieke eigenschap dichtheden. Sikkelcelanemie is een genetische aandoening veroorzaakt een gemuteerde vorm van hemoglobine, HbS, worden geproduceerd in iemands rode bloedcellen (RBC&#39;s), die kan leiden tot onregelmatige vaso-occlusieve gebeurtenissen en chronische hemolytische anemie 9. Het is gediagnosticeerd met behulp van hemoglobine iso-elektrische focussering, high-performance vloeistofchromatografie (HPLC) fractionering, of hemoglobine elektroforese die zeer nauwkeurig zijn, maar moet worden uitgevoerd in een klinisch laboratorium, omdat zij onverenigbaar zijn met point-of-care-instellingen. Oplosbaarheid en op papier gebaseerde tests voor sikkelcelziekte zijn voorgesteld, maar over het algemeen vereisen subjectief gebruiker interpretatie en bevestigende testen. Hier gebruiken we een dichtheid gebaseerde benadering van sikkel RBC&#39;s te identificeren, die een hogere dichtheid dan RB bereikenCs van mensen zonder sikkelcelziekte. Het mechanisme omvat polymerisatie van de gemuteerde vorm van hemoglobine, HbS, waarin RBC uitdroging veroorzaakt bij sikkelcelziekte RBCs onder zuurstofarme omstandigheden 10, 11, 12, 13. Deze benadering dichtheid gebaseerde kan ook worden toegepast op cellen van verschillende soorten gescheiden op basis van de dichtheid: witte bloedcellen (WBC&#39;s) en RBC 7. WBC&#39;s zijn over het algemeen verantwoordelijk zijn voor het bestrijden van infecties in het lichaam. WBC cytometrie kan worden gebruikt om het aantal van deze cellen in het bloed te kwantificeren en dient als een nuttig diagnostisch instrument. WBC telt hoger dan normaal (algemeen beschouwd als meer dan 11.000 cellen per pl) kan infectie, aandoeningen van het immuunsysteem, of leukemie te geven. WBC tellingen lager dan normaal (ongeveer 3500 cellen per ui) worden veroorzaakt door auto-immuunstoornissen of conditionen die schade beenmerg. In tegenstelling tot alternatieve technologieën, heeft het proces hier gepresenteerde geen beroep doen op lysis van de rode bloedcellen of vlekken om WBC&#39;s te identificeren. Deze celgebaseerde proef maakt gebruik van de unieke inherente dichtheden van de twee celtypen te scheiden voeren, als WBC bevolkingsdichtheid gerapporteerd lager dan die van de RBC bevolking eerder berekend met dichtheidsgradiënt centrifugatie 2, 3 te zijn. Tegenover alterative testen op afgelegen plaatsen, deze test is een snelle, eenvoudige monstervoorbereiding (figuur 3), scheiding van cellen in de inrichting binnen 10 - 15 min, en geautomatiseerde beeldvorming en analyse die minder dan 1 minuut nodig. Op deze wijze kan de inrichting resultaten snel naar medische beslissingen beter te informeren, zodat behandeling onmiddellijk te worden toegediend aan fysieke en psychologische pijn te verlichten, en het risico op complicaties verminderen Associated met een vertraging in de medische zorg. Deze techniek kan worden uitgevoerd op locatie of in klinische settings door eenvoudige monstervoorbereiding en geautomatiseerde beeldvorming en analyse die een resultaat met minimale gebruikersinvoer of interpretatie geeft. Door het gebruik van een eenvoudige benadering gebruiken permanente magneten voor monsteranalyse en het gebruik van hetzij een smartphone of eenvoudige elektrische componenten voor beeldvorming en beeldverwerking, het apparaat en de kosten per test zijn minimaal in vergelijking met enkele geavanceerde testprocedures.

<table><tbody><tr><td>Gadavist (Bayer)</td><td>Jefferson Medical and Imaging</td><td>2068062</td><td>Gadavist bevat 1M gadobutrol, een chelaat van gadolinium. We hebben 2 ml flacons met 15/ca gekocht.</td></tr><tr><td>Vierkante glazen microcapillaire buisjes</td><td>Vitrocom</td><td>8270</td><td>50 mm lengte is voldoende</td></tr><tr><td>Natriummetabisulfiet</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9000</td><td>Chemische formule: Na2S2O5</td></tr><tr><td>Leica Microsystems Critoseal buisjesdichting</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-676-20</td><td></td></tr><tr><td>Hank's Balanced Salt Solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H9269&nbsp;SIGMA</td><td></td></tr><tr><td>Trypsine-EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4049</td><td>Of een ander reagens zoals aanbevolen voor het gebruikte celtype</td></tr><tr><td>MICROLET 2 instelbaar prikapparaat</td><td>Walgreens</td><td>246567</td><td>Elk prikapparaat is acceptabel wanneer het wordt gebruikt volgens bioveiligheidsprotocollen</td></tr><tr><td>Microlet Priknaalden</td><td>Walgreens</td><td>667474</td><td>Moet wegwerpbaar zijn en niet hergebruikt worden</td></tr><tr><td>Hausser Bright-Line Phase Hemacytometer</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-671-6</td><td>Of een andere voorkeursmethode voor het tellen van cellen</td></tr><tr><td>ACK Lysing Buffer</td><td>ThermoFisher</td><td>A1049201&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

magnetische levitatie in combinatie met portable imaging and analysis for disease diagnostics

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Momenteel zijn veel klinische diagnostische procedures complex, duur, inefficiënt en ontoegankelijk voor een groot deel van de wereldbevolking. De behoefte aan gespecialiseerde apparatuur en getraind personeel vereist dat veel diagnostische tests worden uitgevoerd in afgelegen, centrale klinische laboratoria. Magnetische levitatie is een eenvoudige maar krachtige techniek en kan worden toegepast om cellen te zweven, die worden gesuspendeerd in een paramagnetische oplossing en in een magnetisch veld worden geplaatst, op een positie die wordt bepaald door evenwicht tussen een magnetische kracht en een drijfkracht. Hier presenteren we een veelzijdige platformtechnologie die is ontworpen voor point-of-care diagnostiek, die magnetische levitatie koppelt aan microscopische beeldvorming en geautomatiseerde analyse om de dichtheidsverdeling van de cellen van een patiënt te bepalen als een nuttige diagnostische indicator. We presenteren twee platforms die op dit principe werken: (i) een smartphone-compatibele versie van de technologie, waarbij de ingebouwde smartphonecamera wordt gebruikt om cellen in het magnetische veld af te beelden en een smartphone-applicatie de beelden verwerkt en de dichtheidsverdeling van de cellen meet en (ii) een zelfstandige versie waarbij een camerabord wordt gebruikt om beelden vast te leggen en een ingebouwde verwerkingseenheid met aangesloten thin-film-transistor (TFT) scherm de resultaten meet en weergeeft. Gedemonstreerde toepassingen omvatten: (i) het meten van de veranderde verdeling van een celpopulatie met een ziektefenotype in vergelijking met een gezond fenotype, wat wordt toegepast op de diagnose van sikkelcelziekte, en (ii) scheiding van verschillende celtypen op basis van hun karakteristieke dichtheden, wat wordt toegepast om witte bloedcellen te scheiden van rode bloedcellen voor witte bloedcelcytometrie. Deze toepassingen, evenals toekomstige uitbreidingen van de essentiële dichtheidsgebaseerde metingen die mogelijk worden gemaakt door deze draagbare, gebruiksvriendelijke platformtechnologie, zullen de diagnostische mogelijkheden bij de patiënt aanzienlijk verbeteren.

Celdichtheid distributieanalyse, de techniek die voor sikkelcelziekte diagnose, het doel is de breedte van de verdeling van de celpopulatie te identificeren. Bloedcellen van patiënten zonder sikkelcelanemie wordt ingesloten in een voorspelbare breedte. Cellen van patiënten met sikkelcelziekte wordt verdeeld over een groter gebied, met een neerwaartse scheve in de celverdeling (zie figuur 4) Voor een bepaalde toepassing kan een drempel worden ingesteld tussen de verdeling...

We presenteren een techniek voor magnetische levitatie gekoppeld aan geautomatiseerde beeldvorming en analyse in zowel een smartphone-compatibel apparaat als een apparaat met ingebouwde beeldvorming en verwerking. Dit wordt toegepast om de dichtheidsverdeling van cellen te meten met twee gedemonstreerde biomedische toepassingen: diagnose van sikkelcelanemie en het scheiden van witte en rode bloedcellen.

Magnetische levitatie In combinatie met Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Het algemene doel van dit proces is om dichtheidsgebaseerde cellulaire analyse uit te voeren voor verschillende medische diagnostische toepassingen door de veranderde verdeling van een celpopulatie te meten of door celtypen te scheiden op basis van hun karakteristieke dichtheden. Deze methode kan helpen bij het oplossen van een belangrijke uitdaging in de biomedische techniek om belangrijke cellulaire methoden voor medische diagnostiek in klinische omgevingen of ontwikkelingslanden uit te voeren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat er niet veel apparatuur of voorbereiding nodig is en dat het door bijna iedereen kan worden gedaan.De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar de diagnose van sikkelcelanemie omdat dit apparaat de verhoogde dichtheid en verlaagde leviterende snelheid kan meten die veroorzaakt wordt door lage zuurstofcondities in sikkelcellen. Hoewel deze methode nuttig is voor medische diagnostische tests, zoals hier is aangetoond, kan deze ook worden toegepast op andere dichtheidsgebaseerde cytometrische tests door de steekproef aan te passen en de software aan te passen. Bereid eerst 10 milliliter van een 50 millimolair oplossing van gadobutrol en Hanks balanced salt solution voor.Voeg vervolgens natriummetabisulfiet toe om een concentratie van 10 millimolair in de gadoliniumoplossing te bereiken. Plaats 100 microliter van de gadolinium-natriummetabisulfiet stockoplossing in een microcentrifugebuisje. Verkrijg een bloedmonster door middel van standaard venepunctietechnieken of door een vingerprikken.Om het vingerprikmonster te verzamelen, oefen druk uit in de buurt van de prikplek zonder het weefsel te knijpen. Veeg de prikplek minimaal drie keer schoon en verzamel vervolgens het bloedmonster met een micropipettor. Meng tot één microliter van het bloedmonster met de gadolinium-natriummetabisulfietoplossing in de buis om het monster voor sikkelcelanemiediagnose te verkrijgen.Bereid eerst zowel 25 als 250 millimolair oplossingen van gadobutrol en Hanks balanced salt solution voor. Verkrijg vervolgens een bloedmonster met behulp van de eerder beschreven vingerprik of venepunctietechnieken. Verdun ongeveer een microliter van het bloedmonster met een factor van 1000 met een 25 millimolair gadobutrol oplossing om het monster voor witte bloedcelcytometrie te verkrijgen.Om een extra monster voor te bereiden om de leviterende bereik van alleen witte bloedcellen te bepalen, voegt u 5 microliter van het bloedmonster toe aan 500 microliter van rode bloedcel lysis buffer. Incubeer het mengsel op kamertemperatuur gedurende drie tot vijf minuten. Bereid vervolgens een oplossing van één deel 250 millimolair gadoliniumoplossing en negen delen lysate om de lysate monsteroplossing te verkrijgen met een gadoliniumconcentratie van 25 millimolair.Om met de monsteranalyse te beginnen, zet het apparaat aan en plaats het op een vlak oppervlak. Trek het monster in een vierkante glazen capillairbuis. Zodra de buis half gevuld is, verzegel de uiteinden met capillaire buisverzegeling.Plaats de capillairbuis in de magnetische leviterende module van het apparaat, zodat slechts één centimeter van de buis zichtbaar blijft. Laat het monster 10 minuten ongestoord in het apparaat zitten om in evenwicht te komen. Controleer vervolgens of de cellen van belang zichtbaar zijn op het scherm.Druk op de enkele meting knop om de afbeelding op te slaan. Noteer de analyseresultaten die automatisch op het scherm worden weergegeven. Als het apparaat aangeeft dat er te veel of te weinig cellen op het scherm zijn, verplaats de capillairbuis iets in of uit het apparaat en breng het monster gedurende nog eens 10 minuten in evenwicht.Na het opslaan van de eerste afbeelding, verplaats de capillairbuis met ongeveer 0,5 centimeter in of uit. Laat het monster in evenwicht komen en verwerf vervolgens een andere afbeelding voor analyse. Verwerf gegevens van minimaal vijf afbeeldingen van verschillende locaties op het monster om fouten te voorkomen.Sla de afbeeldingen op het apparaat of op een USB-drive op. Verwijder het monster uit het apparaat en doe het op de juiste manier weg. Plaats eerst een smartphone in het magnetische leviterende apparaat.Zorg ervoor dat de camera van de smartphone in lijn staat met de magnetische leviterende module. Bevestig de smartphone rechtop op een standaard op een vlak oppervlak. Plaats de capillairbuis in de leviterende module en bevestig de micropompbuis aan elk uiteinde.Plaats het monsterschaletje in de monsterschaal. Start vervolgens de smartphone app. Zet de micropomp aan en stel de parameters voor stroomsnelheid en LED helderheid in op het eerste scherm.Zodra het monster soepel stroomt, veeg naar links om de beeldopnamemodus te openen. Verwerf minimaal vijf verschillende video's. Selecteer vervolgens in de analysesectie van de app de flow-ondersteunde analyse en open elk bestand dat moet worden geanalyseerd.Wanneer bloedcellen van patiënten zonder sikkelcelanemie worden onderworpen aan magnetische leviteratie, bevinden ze zich in een voorspelbare breedte. Cellen van patiënten met sikkelcelanemie zijn verdeeld over een breder gebied dat naar beneden leidt. Dit wordt weerspiegeld in de analyse van de beperkingsbreedtes.De gezonde controlecellen verschijnen in een smalle band, terwijl de sikkelcellen in een bredere band verschijnen met veel meer variatie in de totale breedte. Individuele celtypen met discrete dichtheidsbereiken kunnen ook worden onderscheiden door deze methode, met de beste scheiding bereikt bij lage gadoliniumconcentraties. Hier werd de leviterende hoogte van witte bloedcellen bepaald uit een monster waarvan rode bloedcellen waren gelyseerd vóór de analyse.Deze bekende leviterende hoogte werd gebruikt voor het tellen van witte bloedcellen. Om het aantal witte bloedcellen per microliter van een monster te berekenen dat is verdund met een factor van een tot duizend, vermenigvuldigt u het aantal waargenomen cellen in de afbeelding met 2000. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in slechts 10 minuten worden uitgevoerd als deze goed wordt uitgevoerd.Volgens deze procedure kunnen andere onderzoekers deze aanpak gebruiken om medische diagnostische

magnetic-levitation-coupled-with-portable-imaging-analysis-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Magnetische modulatie biosensing systeem wordt gebruikt om snel, gevoelig en eenvoudig te detecteren biologische assays, zoals DNA-moleculen en eiwitten.

Homogene snelle detectie van biologische testen met behulp van Magnetic Modulation biosensing System

Dit rapport geeft een gedetailleerde beschrijving van een nieuwe afstandsbediening navigatiesysteem gebaseerd op magnetisch gestuurde krachten, die onlangs geïntroduceerd als een nieuw robotwerktuig voor menselijke cardiale elektrofysiologie procedures.

Afstandsbediening Magnetische Navigation voor Nauwkeurige, Real-time Catheter Positionering en Ablation in hartelektrofysiologie Procedures

This video demonstrates a microfluidic system for a magnetic nanoparticle-based immunoassay. The detection system utilizes a microfluidic device incorporating a magnetic trap within its channels. Pre-formed immunocomplexes, comprised of antigen-coated magnetic nanoparticles bound to primary and peroxidase-conjugated secondary antibodies, are introduced into the channels. The immunocomplexes become captured in the porous magnetic trap upon applying an external magnetic field. Using a fluorogenic...

A Magnetic Nanoparticle-Based Immunoassay Using a Microfluidic Device

Wordt toegepast op een endovasculaire microkatheter met microcoil tip door laser draaibank lithografie kan bereiken bestuurbare doorbuiging onder magnetische resonantie (MR) leiding die snelheid en efficiëntie van navigatie van bloedvaten kan verbeteren tijdens verschillende endovasculaire procedures.

Magnetisch-Assisted Remote Controlled microkatheter Tip Doorbuiging onder Magnetic Resonance Imaging

Dit document toont een originele methode gebaseerd op de afstandsbedieningsinrichting van magnetische deeltjes geënt in een bacteriële biofilm en de ontwikkeling van specifieke magnetische pincet meten in situ lokale mechanische eigenschappen van het complex levend materiaal gebouwd door micro-organismen aan grensvlakken.

Remote Magnetische Aansturing van Micrometrische Probes voor<em&gt; In situ</em&gt; 3D Mapping van bacteriële biofilm Fysische eigenschappen

Deze studie toont de succesvolle implementatie van magnetische resonantiemicroscopiebeeldvorming aan als een niet-invasieve tool om de hartafwijkingen te beoordelen bij muizen die zijn getroffen door auto-immuun myocarditis. De gegevens geven aan dat de techniek kan worden gebruikt om de ziekteprogressie bij levende dieren te volgen.

Niet-invasieve evaluatie van cardiale afwijkingen in experimentele autoimmuun Myocarditis door Magnetic Resonance Imaging Microscopy in de muis

Een scanner voor beeldvorming magnetische deeltjes in vlakke monsters werd ontwikkeld met vlakke frequentie mengen magnetische detectietechniek. De magnetische intermodulatieproduct reactie van de lineaire nonhysteretic magnetisatie van de deeltjes wordt opgenomen op een twee-frequentie excitatie. Het kan worden gebruikt om 2D beelden dunne biologische monsters.

Frequentie mengen Magnetic Detection Scanner voor de beeldvorming van magnetische deeltjes in Planar Samples

Dit artikel beschrijft een op magnetische levitatie gebaseerde methode die specifiek de aanwezigheid van antigenen kan detecteren, oplosbaar of membraangebonden, door veranderingen in de levitatiehoogte van vanvangkralen met vaste dichtheden te kwantificeren.

Kwantificering van cellulaire dichtheden en antigene eigenschappen met behulp van magnetische levitatie

De vertaling van de bevindingen van intravitale microscopie wordt uitgedaagd door de geringe dieptepenetratie in het weefsel. Hier beschrijven we een muismodel met dorsale vensterkamer dat co-registratie van intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten (bijv. CT, MRI) mogelijk maakt voor directe ruimtelijke correlatie, waardoor de klinische vertaling van intravitale microscopiebevindingen mogelijk wordt gestroomlijnd.

Een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek

Celtherapie biedt een veelbelovende interventie voor longfibrose door voorlopercellen te gebruiken om beschadigd weefsel te herstellen en de longfunctie te verbeteren. Aangezien beeldvorming een cruciale rol speelt bij het volgen van celintegratie, beschrijven we hierin magnetische beeldvorming-geleide in vivo tracking van celtherapie voor longfibrose in een muismodel.

Beeldgeleide in vivo tracking van getransplanteerde distale longepitheliale voorlopercellen voor longfibrose met behulp van magnetische beeldvorming

Leer magnetische levitatie voor dichtheidsanalyse van bloedcellen bij de diagnose van sikkelcelziekte. Deze toegankelijke methode vereist minimaal materiaal en is geschikt voor klinische toepassingen.

Magnetische levitatie In combinatie met Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Meer video's verkennen