Tradycyjna mikroskopia wymaga zastosowania obiektywów soczewkowych do powiększania preparatów i może obejmować liczne komponenty optyczne, takie jak dodatkowe obiektywy, filtry i lustra, służące do załamywania i kierowania światła do detektorów optycznych. Sierpniowy numer z 2012 roku JoVE (Journal of Visualized Experiments) wyróżnia trzecia publikacja z Laboratorium Ozcana (University of California, Los Angeles) na temat pionierskiej, opracowanej przez nich bezsoczewkowej platformy mikroskopowej typu „on-chip”.
W 2009 roku laboratorium Ozcan opublikowało swój pierwszy artykuł, w którym zaprezentowano wykorzystanie bezsoczewkowej platformy obrazowania umożliwiającej obrazowanie komórek w krwi pełnej. Technika obrazowania ta polega na umieszczeniu próbki bezpośrednio na matrycy czujników optoelektronicznych, takich jak układy CCD lub CMOS stosowane w standardowych kamerach. Następnie oświetlenie LED z góry rzuca cienie na układ, które są rejestrowane jako hologramy cyfrowe poddawane późniejszemu przetwarzaniu obrazu. Ten bezsoczewkowy system obrazowania nie tylko zapewnia wyjątkowo duże pole widzenia (FOV od 0,6 do 8 cm2), ale dzięki brakowi masywnych komponentów optycznych doskonale nadaje się do zastosowań mikrofluidycznych. Grupa Ozcan zademonstrowała to w swoim kolejnym artykule w JoVE z 2011 roku, w którym obrazowano fluorescencyjnie znakowane białe krwinki wewnątrz chipa mikrofluidycznego.
W sierpniowym wydaniu JoVE zespół Ozcana prezentuje dalsze udoskonalenia swojej platformy mikroskopii bezsoczewkowej, stosując ją do obrazowania tomograficznego nicienia C. elegans. Poprzez zmianę kąta oświetlenia za pomocą zmotoryzowanego stołu obrotowego, zespół Ozcana pokazuje, w jaki sposób dla danej próbki można wygenerować wiele przekrojów holograficznych, które po przetworzeniu mogą zostać połączone w tomogramy. Zespół Ozcana potwierdza poprawność trójwymiarowej rekonstrukcji nicienia, wskazując, że rurka gardłowa, struktura o grubości 5 µm, jest widoczna jedynie w pojedynczym przekroju oraz w zrekonstruowanym 3D przekroju poprzecznym.
Kompaktowa i niedroga natura systemów obrazowania bezsoczewkowego – zaprojektowanych i zmontowanych przez grupę Ozcana – sprawia, że są one doskonale dopasowane do zastosowań diagnostyki w punkcie opieki (point-of-care) lub nawet do mikroskopii opartej na telefonach komórkowych, którą można przeprowadzić w terenie.
W Ernest Gallo Clinic and Research Center na University of California, San Francisco JoVE zapoznaje się ze sposobem wizualizacji zmian morfologicznych w pojedynczych komórkach przy użyciu trójwymiarowej mikroskopii fluorescencyjnej i analizy komputerowej. W tej procedurze komórki poddawane są działaniu agonisty, antagonisty wraz z agonistą lub nie są poddawane żadnej obróbce, a następnie przygotowywane do mikroskopii immunofluorescencyjnej. Obrazy trójwymiarowe są pozyskiwane przy pomocy dwufotonowego systemu laserowego, a dane fluorescencyjne są przetwarzane komputerowo z wykorzystaniem oprogramowania Imaris i Matlab.
Aby zademonstrować możliwości tej techniki, autorzy ilościowo określają zmiany fenotypowe pojedynczych komórek w transfekowanych komórkach HEK293. Trójwymiarowa analiza morfometryczna wykazuje gwałtowne zmiany w komórkach traktowanych agonistą. Zmiany te nie zawsze są widoczne podczas stosowania konwencjonalnej analizy 2D. Technika ta pozwala na ilościowe określenie i scharakteryzowanie zmian morfologicznych w pojedynczych komórkach w odpowiedzi na bodźce farmakologiczne, oferując potężne nowe narzędzie oceny do arsenału badań nad odkrywaniem leków.
W tym miesiącu, w JoVE Applied Physics, udajemy się do Karoliny Południowej, aby odwiedzić School of Materials Science and Engineering na Clemson University. Naukowcy pokazują nam tutaj, jak konstruować baterie litowe do badań laboratoryjnych.
Podstawowymi elementami litowej baterii guzikowej są elektroda robocza, elektrolit litowy oraz przeciwelektroda z folii litowej. Poszczególne komponenty ogniwa guzikowego są starannie montowane i uszczelniane za pomocą zaciskarki. Gotowe ogniwo guzikowe można następnie poddać charakterystyce w testerze baterii. Wykorzystując własnoręcznie wykonane ogniwa guzikowe, badacze mogą eksperymentować z zastosowaniem różnych materiałów do wytwarzania katod w litowych ogniwach guzikowych.
W tym miesiącu w JoVE Immunology and Infection udajemy się do Bazylei w Szwajcarii, aby zapoznać się z dwiema technikami diagnostyki zakażeń helmintami. Zobaczymy również, jak badacze przeprowadzają test biegowy wahadłowy u dzieci, aby ocenić wpływ tych zakażeń na sprawność fizyczną.
Helminty to pasożytnicze nicienie, które mogą bytować w organizmach ludzi i zwierząt. Wiele gatunków infekuje trakt pokarmowy i może być przenoszonych przez glebę. Autorzy prezentują metodę Kato-Katz, która służy do diagnostyki kilku powszechnych helminthoz przenoszonych przez glebę. Demonstrują również metodę Baermanna, w której wykorzystuje się światło do stymulowania migracji określonych rodzajów fototaktycznych helmintów z preparatów próbek. Różne gatunki helmintów mogą być następnie określone na podstawie morfologii.
Autorzy demonstrują następnie sposób przygotowania i przeprowadzenia testu biegu wahadłowego na dystansie 20 metrów dla dzieci oraz pomiar wpływu infekcji helminthami na sprawność fizyczną. Metoda ta może pomóc w określeniu rzeczywistego obciążenia organizmu infekcjami helminthami przenoszonymi przez glebę w kontekście ogólnego stanu zdrowia.
Niniejsze krótkie podsumowanie wyróżnia jedynie kilka znaczących artykułów wideo, które zostaną opublikowane w sierpniu. Przedstawimy również artykuły demonstrujące, jak prowadzić ekspresję genów w śródmózgowiu zarodka kurczaka, badać transmigrację neutrofili w komorach przepływu równoległego wyścielonych komórkami endotelialnymi oraz precyzyjnie mierzyć proteolityczną degradację macierzy zewnątrzkomórkowej.