Artykuł metodologiczny

Lewitacja magnetyczna w połączeniu z przenośnym obrazowaniem i analizą w diagnostyce chorób

DOI:

10.3791/55012

⸱

19 lutego 2017

 ,  ,  , 
1Biomedical Engineering Department, University of Connecticut, 2Mechanical Engineering Department, University of Connecticut

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prezentujemy technikę lewitacji magnetycznej połączoną z automatycznym obrazowaniem i analizą zarówno w urządzeniu kompatybilnym ze smartfonem, jak i w urządzeniu z wbudowanym obrazowaniem i przetwarzaniem. Stosuje się to do pomiaru rozkładu gęstości komórek z dwoma zademonstrowanymi zastosowaniami biomedycznymi: diagnostyką niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i oddzielaniem białych i czerwonych krwinek.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecnie, wiele klinicznych procedur diagnostycznych jest skomplikowanych, kosztownych, nieefektywnych i niedostępnych dla dużej populacji na świecie. Wymagania dotyczące specjalistycznego sprzętu i przeszkolonego personelu wymagają, aby wiele testów diagnostycznych było wykonywanych w zdalnych, scentralizowanych laboratoriach klinicznych. Lewitacja magnetyczna jest prostą, ale potężną techniką i może być stosowana do lewitacji komórek, które są zawieszone w roztworze paramagnetycznym i umieszczone w polu magnetycznym, w pozycji określonej przez równowagę między siłą magnetyczną a siłą wyporu. W tym miejscu przedstawiamy wszechstronną technologię platformy przeznaczoną do diagnostyki przyłóżkowej, która wykorzystuje lewitację magnetyczną sprzężoną z obrazowaniem mikroskopowym i automatyczną analizą w celu określenia rozkładu gęstości komórek pacjenta jako użytecznego wskaźnika diagnostycznego. Przedstawiamy dwie platformy działające na tej zasadzie: (i) wersję technologii kompatybilną ze smartfonami, w której wbudowana kamera smartfona służy do obrazowania komórek w polu magnetycznym, a aplikacja na smartfony przetwarza obrazy i mierzy rozkład gęstości komórek oraz (ii) samodzielną wersję, w której do przechwytywania obrazów używana jest płytka kamery, a wbudowana jednostka przetwarzająca z dołączonym ekranem z tranzystorem cienkowarstwowym (TFT) mierzy i wyświetla wyniki. Wykazane zastosowania obejmują: (i) pomiar zmienionego rozmieszczenia populacji komórek o fenotypie choroby w porównaniu ze zdrowym fenotypem, który stosuje się do diagnostyki niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, oraz (ii) separację różnych typów komórek na podstawie ich charakterystycznej gęstości, która jest stosowana do oddzielania białych krwinek od czerwonych krwinek w cytometrii białych krwinek. Aplikacje te, a także przyszłe rozszerzenia podstawowych pomiarów opartych na gęstości, które są możliwe dzięki tej przenośnej, przyjaznej dla użytkownika technologii platformy, znacznie zwiększą możliwości diagnostyki chorób w miejscu opieki.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy platformę technologiczną i technikę, która wykorzystuje lewitację magnetyczną w połączeniu z automatycznym obrazowaniem i analizą do analizy rozkładu gęstości komórek pacjenta jako wskaźnika choroby. To wszechstronne podejście do analizy cytometrycznej opartej na gęstości może być ostatecznie zastosowane w diagnostyce wielu chorób. Jednak, aby była kompatybilna z testami i stosowaniem w miejscu opieki nad pacjentem w krajach rozwijających się, technika ta musi spełniać wymagania dotyczące niskich kosztów, przenośności i użyteczności. Urządzenie i materiały eksploatacyjne muszą być łatwo dostępne przy niskich kosztach. Przygotowanie próbki musi być proste, analiza powinna być zautomatyzowana z minimalnymi wymaganiami dotyczącymi wprowadzania danych przez użytkownika lub interpretacji, a wyniki powinny być szybko zwracane. Co więcej, urządzenie musi być kompaktowe i przenośne, aby było przydatne w warunkach klinicznych, a także w krajach rozwijających się. W związku z tym opracowaliśmy urządzenie i metodę wykorzystania lewitacji magnetycznej w technologii kompatybilnej z przyłóżkowym traktowaniem poprzez sprzężenie zautomatyzowanego obrazowania i analizy obrazu w celu uzyskania wyników dotyczących rozkładu gęstości populacji komórek pacjenta.

Technologie przyłóżkowe oferują znaczną przewagę nad obecnymi procedurami badań klinicznych. Obecnie dostępna technologia jest zbyt droga, aby mógł być posiadany przez lekarza, lub zbyt skomplikowana, aby mógł być wykonywany przez personel medyczny. Wiele z tych procedur wymaga pracochłonnych protokołów, które muszą być wykonane przez przeszkolonego technika. Z tych powodów próbki pacjentów, takie jak krew lub mocz, są zazwyczaj pobierane w gabinecie lekarskim, a następnie przekazywane do zdalnego, scentralizowanego laboratorium testowego w celu przeprowadzenia badań klinicznych, które mogą potrwać kilka dni, zanim lekarz otrzyma wyniki testu. W niektórych przypadkach może to powodować opóźnienia lub komplikacje w przebiegu leczenia, co sprawia, że badanie to jest bardzo kosztowne i nieefektywne (powodując obciążenie finansowe dla płatników ubezpieczeń), a ponadto sprawia, że wiele metod diagnostycznych jest niedostępnych w krajach o niskich zasobach i rozwijających się.

Tutaj prezentujemy technikę lewitacji magnetycznej połączoną z automatycznym obrazowaniem i analizą zarówno w urządzeniu z wbudowanym obrazowaniem i przetwarzaniem (Rysunek 1), jak i w urządzeniu kompatybilnym ze smartfonem (Rysunek 2). Te urządzenia oparte na lewitacji magnetycznej reprezentują szeroko stosowaną technologię platformową, która może być stosowana w wielu różnych zastosowaniach medycznych. Podejście oparte na lewitacji magnetycznej opiera się na równowadze między dwiema siłami: siłą magnetyczną i siłą wyporu1,2,3. Kiedy cząstka jest zawieszona w ośrodku paramagnetycznym i wprowadzona w pole magnetyczne generowane przez dwa magnesy o podobnych biegunach skierowanych do siebie, siła magnetyczna działa na cząstkę w kierunku linii środkowej między dwoma magnesami. Siła wyporu jest spowodowana względną gęstością cząstki w porównaniu z ośrodkiem zawieszającym i jest skierowana w górę w przypadku cząstek o mniejszej gęstości niż ośrodek i w dół w przypadku cząstek gęstszych niż otaczający ośrodek. W oparciu o te dwie siły, cząstki osiągną pozycję równowagi lewitacji w polu, która równoważy te dwie siły; Pozycja ta jest bezpośrednio związana z gęstością cząstki, przy czym gęstsze cząstki lewitują niżej w polu niż cząstki o mniejszej gęstości. Moduł obrazowania, albo wbudowana kamera w smartfonie4,5,6 lub niezależne komponenty optyczne wyposażone w soczewkę powiększającą7,8, są używane do wizualizacji pozycji cząstek. Przetwarzanie obrazu, za pomocą aplikacji na smartfony4,5,6 lub wbudowanej jednostki przetwarzającej7,8, następnie przetwarza przechwycone obrazy w celu ilościowego określenia rozkładu przestrzennego, a tym samym rozkładu gęstości populacji. W celu analizy większych próbek (takich jak te, w których na mililitr przypada tylko kilka interesujących cząstek, przepływ można zintegrować bezpośrednio z urządzeniem, tak aby cząstki były lewitowane i analizowane podczas przechodzenia przez obszar obrazowania (rysunek 2).

figure-introduction-1
Rysunek 1: Samodzielna platforma lewitacji magnetycznej. a) Kompaktowe urządzenie do lewitacji magnetycznej, w skład którego wchodzi moduł magnetycznego ogniskowania, elementy obrazowania (dioda elektroluminescencyjna (LED), soczewka optyczna i detektor kamery) oraz jednostka przetwarzająca z ekranem wyświetlacza. (b) Natężenie pola magnetycznego w przekroju poprzecznym obszaru między magnesami, do których wkładana jest próbka. Natężenie pola jest największe na powierzchni magnesów i zbliża się do zera na linii środkowej między nimi. (c) Cząstki, takie jak komórki, znajdujące się w polu magnetycznym doświadczają kilku sił: siły magnetycznej (Fm) w kierunku linii środkowej między magnesami, której wielkość zmienia się w zależności od położenia cząstki; siła grawitacji (Fg'), która zależy od gęstości cząstek w stosunku do gęstości ośrodka zawieszającego, oraz siła oporu (Fd) stawiająca opór ruchowi cząstek. Reprodukowane, za zgodą, z Yenilmez, et al.8 Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-introduction-2
Rysunek 2: Kompatybilna ze smartfonami platforma lewitacji magnetycznej wspomaganej przepływem. lit. a-c) Widok z przodu (a), z boku (b) i z tyłu (c) urządzenia do lewitacji magnetycznej (d) Elementy składowe urządzenia obejmują: 1) moduł lewitacji magnetycznej, w tym magnesy trwałe, soczewkę powiększającą oraz diodę LED i dyfuzor światła, 2) obudowę smartfona, 3) elektronikę, w tym mikrokontroler, sterownik pompy i odbiornik Bluetooth, 4) uchwyt mikropompy, 5) regulowany otwór, 6) uchwyt rurki odpływowej, 7) uchwyt baterii, 8) uchwyt na próbkę, 9) dwufunkcyjny stojak i pokrywa. (e) Schemat przepływu, pokazujący pompowanie próbki przez pole magnetyczne. (f) Przekrój poprzeczny modułu lewitacji magnetycznej, pokazujący jak cząstki o różnej gęstości będą się ustawiać w miarę pompowania przez pole; mniej gęste cząstki, takie jak cząstka 1, będą równoważyć się na wyższej wysokości lewitacji niż gęstsze cząstki, takie jak cząstka 2. Reprodukowane, za zgodą, z Amin, et al.1 Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Minimalne wymagania dotyczące użycia dowolnej próbki do analizy rozkładu gęstości w tym systemie obejmują możliwość uzyskania zawiesiny komórek lub cząstek większych niż około 5 μm i mniejszych niż około 250 μm (do obrazowania i przetwarzania obrazu) oraz jej kompatybilność z mieszaniem w roztworze roztworu paramagnetycznego, takiego jak używany tutaj gadobutrol. Do diagnostyki chorób kompatybilne zastosowania obejmują te, w których (i) komórki będące przedmiotem zainteresowania mają z natury zmienioną gęstość, gdy są nosicielami choroby, w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej, (ii) zmiana gęstości może być wywołana w komórce przez dodanie odczynnika lub innego alternatywnego leczenia przez krótki czas inkubacji, lub (iii) różne typy komórek są identyfikowane w jednej próbce i z natury (lub poprzez pewne leczenie) mają unikalne charakterystyczne gęstości.

Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa to zaburzenie genetyczne powodujące wytwarzanie zmutowanej formy hemoglobiny, HbS, w czerwonych krwinkach (RBC) danej osoby, co może powodować sporadyczne zdarzenia wazo-okluzyjne i przewlekłą niedokrwistość hemolityczną9. Diagnozuje się go za pomocą ogniskowania izoelektrycznego hemoglobiny, frakcjonowania wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) lub elektroforezy hemoglobiny, które są bardzo dokładne, ale muszą być wykonane w laboratorium klinicznym, ponieważ są niezgodne z warunkami przyłóżkowymi. Zaproponowano testy rozpuszczalności i testy papierowe na niedokrwistość sierpowatokrwinkową, ale generalnie wymagają one subiektywnej interpretacji użytkownika i testów potwierdzających. W tym przypadku stosujemy podejście oparte na gęstości do identyfikacji sierpowatych krwinek czerwonych, które osiągają większą gęstość niż erytrocyty od osób bez niedokrwistości sierpowatokrwinkowej. Mechanizm ten obejmuje polimeryzację zmutowanej formy hemoglobiny, HbS, która powoduje odwodnienie RBC w krwinkach czerwonych z niedokrwistością sierpowatokrwinkową w warunkach odtlenienia10,11,12,13.

To podejście oparte na gęstości może być również zastosowane do oddzielnych komórek różnych typów na podstawie gęstości: białych krwinek (WBC) i krwinek czerwonych7. WBC są ogólnie odpowiedzialne za zwalczanie infekcji w organizmie. Cytometria WBC może być używana do ilościowego określania liczby tych komórek we krwi i służy jako przydatne narzędzie diagnostyczne. Liczba WBC wyższa niż normalnie (ogólnie uważana za większą niż 11 000 komórek na μl) może wskazywać na infekcję, zaburzenia układu odpornościowego lub białaczkę. Liczba krwinek białych krwi poniżej normalnego zakresu (około 3500 komórek na μl) może być spowodowana zaburzeniami autoimmunologicznymi lub stanami, które uszkadzają szpik kostny. W przeciwieństwie do alternatywnych technologii, przedstawiony tutaj proces nie opiera się na lizie krwinek czerwonych ani barwieniu w celu identyfikacji białych krwinek. Ten test oparty na komórkach wykorzystuje unikalną naturalną gęstość dwóch typów komórek do przeprowadzenia separacji, ponieważ stwierdzono, że gęstość populacji WBC jest niższa niż w populacji RBC, jak obliczono wcześniej za pomocą wirowania w gradiacji gradientu gęstości1,5,8.

W porównaniu do alternatywnych testów w odległych lokalizacjach, ten test jest szybki, z prostym przygotowaniem próbki (Rysunek 3), separacją komórek w urządzeniu w ciągu 10 - 15 minut oraz automatycznym obrazowaniem i analizą, które wymagają mniej niż 1 minut. W ten sposób urządzenie może szybko zwracać wyniki, aby lepiej informować o decyzjach medycznych, umożliwiać natychmiastowe podjęcie leczenia w celu złagodzenia bólu fizycznego i psychicznego oraz zmniejszyć ryzyko powikłań związanych z opóźnieniem opieki medycznej. Technika ta może być wykonywana na miejscu zarówno w warunkach klinicznych, jak i dzięki prostemu przygotowaniu próbki oraz zautomatyzowanemu obrazowaniu i analizie, które zwraca wynik przy minimalnym wkładzie użytkownika lub interpretacji. Ze względu na zastosowanie prostego podejścia wykorzystującego magnesy trwałe do analizy próbki oraz użycie smartfona lub prostych komponentów elektrycznych do obrazowania i przetwarzania obrazu, zarówno urządzenie, jak i koszty testu są minimalne w porównaniu z niektórymi zaawansowanymi procedurami testowymi.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Oświadczenie etyczne: Wszystkie procedury z udziałem próbek ludzkiej krwi zostały przeprowadzone zgodnie z regulacjami instytucjonalnymi. Wszystkie protokoły zostały zweryfikowane i zatwierdzone przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną. Wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę.

1. Przygotowanie próbki do diagnozy niedokrwistości sierpowatokrwinkowej5,8

  1. Przygotuj 50 mM roztwór gadobutrolu w zrównoważonym roztworze soli Hanka (HBSS).
  2. Rozpuścić 10 mM pirosiarczynu sodu w roztworze gadolinu.
    UWAGA: Pirosiarczyn sodu jest toksyczny przez drogi oddechowe i silnie działa drażniąco na skórę i tkanki. Jest to kwas po zmieszaniu z wodą. Może ulegać rozkładowi, wydzielając toksyczne opary tlenków siarki i sodu po podgrzaniu do wysokiej temperatury.
  3. Pobrać próbkę krwi za pomocą opuszki palca lub wkłucia żyły.
    1. Pobrać krew za pomocą nakłuwacza z czystym, jednorazowym lancetem. Uciskaj w pobliżu miejsca przekłucia i wytrzyj powstałą kroplę krwi trzy do czterech razy przed pobraniem krwi za pomocą pipety; Należy uważać, aby nie "doić" palca poprzez ściskanie tkanki, ponieważ spowoduje to zanieczyszczenie próbki płynem tkankowym.
    2. Alternatywnie, pobierz krew za pomocą standardowych procedur nakłucia żyły14.
      UWAGA: Jeśli próbki będą przechowywane dłużej niż kilka godzin, należy pobrać krew do urządzenia próżniowego z antykoagulantem, takim jak EDTA.
  4. Dodać mniej niż 1 μl krwi do 100 μl roztworu pirosiarczynu gadolinu i sodu.

2. Przygotowanie próbki do cytometrii WBC7

  1. Pobrać próbkę krwi przez nakłucie palca lub nakłucie żyły, jak w punkcie 1.
  2. Opcjonalnie: Liza erytrocytów za pomocą buforu do lizy RBC. Odpipetować 5 μl krwi do 500 μl buforu do lizy RBC i inkubować w temperaturze pokojowej przez 3 - 5 min.
    UWAGA: można to zrobić, aby potwierdzić zakres lewitacji izolowanej populacji WBC. Nie jest jednak konieczne wykonywanie tego kroku, ponieważ przedstawione tutaj wyniki pokazują, że erytrocyty lewitują w wyraźnie niższej pozycji niż WBC.
  3. Rozcieńczyć krew pełną w stosunku 1:1,000 w 25 mM Gd w HBSS
    UWAGA: jeśli przeprowadzono lizę komórek, rozcieńczyć próbkę zlizowaną 9:1 próbka zlizowana: 250 mM Gd, aby uzyskać próbkę zawierającą 25 mM Gd.

3. Analiza próbek za pomocą platformy lewitacji magnetycznej4,5,6,7,8

  1. Uruchom urządzenie lewitacji magnetycznej:
    1. W przypadku urządzenia samodzielnego podłącz urządzenie, pozwól mu się włączyć i umieść na płaskiej, równej powierzchni.
    2. W przypadku wersji kompatybilnej ze smartfonem uruchom aplikację na smartfona i przesuń palcem w lewo, aby przejść do trybu przechwytywania obrazu i umieść na płaskiej, równej powierzchni.
  2. Dla statycznej lewitacji magnetycznej:
    1. Załaduj przygotowaną próbkę do kwadratowej szklanej rurki mikrokapilarnej, zanurzając koniec w roztworze i pozwalając próbce wypełnić kapilar poprzez działanie kapilarne.
    2. Uszczelnij koniec uszczelniaczem w tubce, powoli wciskając jeden koniec kapilary w materiał.
    3. Włóż kapilarę między magnesy urządzenia do lewitacji magnetycznej tak, aby widoczny był tylko 1 cm rurki (patrz rysunek 3 w celu zilustrowania przygotowania próbki) .
      UWAGA: Ten krok pozostaje taki sam zarówno dla urządzenia kompatybilnego ze smartfonem, jak i samodzielnego.
    4. Odczekaj 10 minut, nie naruszając pracy urządzenia ani kapilary.
  3. Do lewitacji magnetycznej wspomaganej przepływem:
    1. Załaduj próbkę do probówki z próbką.
    2. Podłączyć rurkę wlotową między pojemnikiem na próbkę a mikrokapilarą i podłączyć rurkę wylotową między mikrokapilarą a pojemnikiem na odpady.
    3. Ustaw parametry intensywności i przepływu diody LED.
  4. Upewnij się, że komórki są widoczne w polu view, a następnie naciśnij przycisk przechwytywania, aby przechwycić obraz (przycisk 3 na urządzeniu autonomicznym i przycisk aparatu u dołu ekranu w aplikacji na smartfona).
    UWAGA: Jeśli do przechowywania obrazów używany jest port USB, utwórz folder o nazwie "obrazy" i włóż go do pamięci USB przed włączeniem urządzenia. Jeśli nie ma dysku, urządzenie zapisze obrazy w pamięci wewnętrznej i zostanie przesłane później.
    UWAGA: Można przechwycić i przeanalizować kilka obrazów, aby zmniejszyć ryzyko anomalii poprzez przesuwanie kapilary do środka lub na zewnątrz o około 1/2 cm między przechwytywaniem obrazu.
    UWAGA: Jeśli liczba komórek w polu view jest zbyt duża lub zbyt mała (zgodnie z wykryciem i raportem w interfejsie użytkownika), przesuń kapilarnę do środka lub na zewnątrz urządzenia lub przygotuj inną próbkę.
  5. Usunąć próbkę i wyrzucić próbkę zgodnie z przepisami instytucjonalnymi lub lokalnymi. Kapilary należy utylizować jako ostre narzędzie.

figure-protocol-1
Rysunek 3: Przygotowanie próbki i interfejs użytkownika. (a) Procedura przygotowania próbki polega na nakłuciu palca badanego, uformowaniu kropli krwi, przeniesieniu kropli krwi do roztworu do badania próbki, mieszaniu próbki i załadowaniu do rurki kapilarnej poprzez działanie kapilarne oraz włożeniu próbki do urządzenia lewitacji magnetycznej. (b) Te etapy przygotowania próbki są również wyświetlane na ekranie urządzenia, aby ułatwić przygotowanie próbki. (c) Urządzenie zawiera cztery przyciski: przycisk do przybliżania przykładowego obrazu w celu prawidłowego ustawienia ostrości za pomocą pokrętła regulacyjnego; przycisk do uzyskania pojedynczego pomiaru (zaimplementowano 5-sekundowe opóźnienie, aby dać użytkownikowi czas na wprowadzenie próbki); pomiar poklatkowy (6 zdjęć wykonywanych jest w odstępach 5 s); oraz przycisk do wyłączania urządzenia po użyciu. Reprodukowane, za zgodą, z Yenilmez, et al. 8Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

4. Analiza obrazu4,5,6,7,8

  1. Uruchom oprogramowanie do analizy obrazu dołączone do urządzenia dla odpowiedniej próbki (rozkład komórek lub separacja typów komórek).
    UWAGA: W przypadku urządzenia autonomicznego analiza jest wykonywana automatycznie i wyświetlana w graficznym interfejsie użytkownika. W przypadku urządzenia kompatybilnego ze smartfonem, aby przeprowadzić analizę, przejdź do galerii i wybierz żądany plik wideo do analizy.
  2. Obserwuj i zapisuj wyniki analizy wyświetlane na ekranie.
    UWAGA: W przypadku analizy rozmieszczenia komórek (takiej jak diagnostyka niedokrwistości sierpowatokrwinkowej) wynikiem będzie szerokość zamknięcia populacji komórek.
    UWAGA: W przypadku separacji typów komórek (takich jak identyfikacja WBC) wynikiem będzie obraz ze zidentyfikowaną populacją WBC. Aby obliczyć liczbę komórek na mikrolitr, pomnóż średnią liczbę WBC na obraz przez współczynnik 2,000. Na przykład, jeśli zaobserwowano 5 WBC, oznaczałoby to 10 000 WBC/μL. Za normalny zakres uważa się 3 500 - 11 000 WBCs/μL.
  3. Powtórz analizę, przesuwając probówkę z próbką lub wyjmując ją z urządzenia na około 1/2 cm i przechwytując kolejny obraz do analizy, jak opisano powyżej.
    UWAGA: Zaleca się powtórzenie analizy 5 - 6 razy na próbkę, aby uniknąć błędów.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Do analizy rozkładu gęstości komórek, która jest techniką używaną do diagnozowania niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, celem jest określenie szerokości rozmieszczenia populacji komórek. Komórki krwi od pacjentów bez niedokrwistości sierpowatokrwinkowej będą ograniczone do przewidywalnej szerokości. Komórki od pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową będą rozmieszczone w szerszym regionie, z odchyleniem w dół w dystrybucji komórek (patrz rycina 4). Dla każdego ko...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kluczowe kroki w ramach protokołu
Do krytycznych czynników w tym procesie należy prawidłowe ustawienie magnesów. Jeśli magnesy zostaną przemieszczone lub oddzielone bardziej niż normalnie w urządzeniu, może to wpłynąć na wyniki. Aby skontrolować tę wadę lub inne w procesie, cząstki o kontrolowanej gęstości, takie jak mikrosfery polistyrenu, mogą być okresowo używane do kontrolowania zmian w czasie. Co więcej, czas lewitacji jest ważny, aby komórki mogły osiągnąć równowagę. W przypadku czerwonych krwinek wystarczy 10...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy, Stephanie Knowlton i Savas Tasoglu, są założycielami i mają udziały w mBiotics, startupie pracującym nad komercjalizacją opisanej w niniejszym dokumencie platformy lewitacji magnetycznej dla rozwiązań diagnostycznych w miejscu opieki nad pacjentem. Tymczasowy patent zatytułowany "Lewitacja magnetyczna z pokładowym obrazowaniem optycznym i analizą obrazu w celu separacji, identyfikacji i pomiaru na podstawie gęstości" został złożony w sprawie UCONN nr 16-027 dotyczącej opisanej tutaj technologii.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy chcieliby podziękować dr Matthew Heeneyowi z Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute oraz dr Farzanie Pashankar z Yale-New Haven Hospital za dostarczenie próbek pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową. Autorzy chcieliby podziękować Chu H. Yu i Ashwini Joshi za ich pomoc w testowaniu tych próbek i kompilowaniu danych.

S.T. dziękuje American Heart Association Scientist Development Grant (15SDG25080056) oraz nagrodzie University of Connecticut Research Excellence Program za finansowe wsparcie tych badań. S.K. przyznaje, że ten materiał jest oparty na pracy wspieranej przez National Science Foundation Graduate Research Fellowship (DGE-1247393).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Gadavist (Bayer)Jefferson Medical and Imaging2068062Gadavist zawiera 1M gadobutrol, chelat gadolinu. Zakupiliśmy fiolki 2 ml z 15/ok.
Kwadratowe szklane rurki mikrokapilarneVitrocom8270o długości 50 mm jest wystarczające
Pirosiarczyn soduSigma-AldrichS9000Wzór chemiczny: Na2S2O5
Leica Microsystems Uszczelniacz do rur CritosealFisher Scientific02-676-20
Zrównoważony roztwórsoli HankaSigma-AldrichH9269  SIGMA
Trypsin-EDTASigma-AldrichT4049Lub inny odczynnik zalecany dla używanego typu ogniwa
Nakłuwacz regulowany MICROLET 2Walgreens246567Dopuszczalne jest każde nakłuwacz, jeśli jest używane zgodnie z protokołami bezpieczeństwa biologicznego
Microlet LancetsWalgreens667474Musi być jednorazowy i nie może być ponownie używany
Hemacytometr fazowy Bright-Line HausserFisher Scientific02-671-6Lub dowolna preferowana metoda liczenia komórek
ACK Lysing BufferThermoFisherA1049201 

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Tasoglu, S., Yu, C. H., Liadudanskaya, V., Guven, S., Migliaresi, C., Demirci, U. Magnetic Levitational Assembly for Living Material Fabrication. Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1469-1476 (2015).
  3. Tasoglu, S., Yu, C. H., Gungordu, H. I., Guven, S., Vural, T., Demirci, U. Guided and magnetic self-assembly of magnetoceptive gels. Nature Communications. 5, 4702(2014).
  4. Amin, R., Knowlton, S., Yenilmez, B., Hart, A., Joshi, A., Tasoglu, S. Smart-phone Attachable, Flow-Assisted Magnetic Focusing Device. RSC Advances. 6, 93922-93931 (2016).
  5. Knowlton, S. M., Sencan, I., Aytar, Y., Khoory, J., Heeney, M. M., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. Sickle Cell Detection Using a Smartphone. Sci Rep. 5, 15022(2015).
  6. Knowlton, S., Yu, C. H., Jain, N., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. Smart-Phone Based Magnetic Levitation for Measuring Densities. PLoS One. 10 (8), e0134400(2015).
  7. Yenilmez, B., Knowlton, S., Tasoglu, S. Self-Contained Handheld Magnetic Platform for Point of Care Cytometry in Biological Samples . Advanced Materials Technologies. 1, 1600144(2016).
  8. Yenilmez, B., Knowlton, S., Yu, C. H., Heeney, M., Tasoglu, S. Label-Free Sickle Cell Disease Diagnosis Using a Low-Cost, Handheld Platform. Adv Mat Tech. 1 (5), 1600100(2016).
  9. Bender, M. A., Douthitt Seibel, G., et al. GeneReviews. Pagon, R. A. , University of Washington. Seattle, Seattle, WA. (1993).
  10. Kaul, D. K., Fabry, M. E., Windisch, P., Baez, S., Nagel, R. L. Erythrocytes in sickle cell anemia are heterogeneous in their rheological and hemodynamic characteristics. J Clin Invest. 72 (1), 22-31 (1983).
  11. Joiner, C. H. Gardos pathway to sickle cell therapies? Blood. 111 (8), 3918-3919 (2008).
  12. Finch, J. T., Perutz, M. F., Bertles, J. F., Döbler, J. Structure of Sickled Erythrocytes and of Sickle-Cell Hemoglobin Fibers. Proc Natl Acad Sci. 70 (3), 718-722 (1973).
  13. Lew, V. L., Etzion, Z., Bookchin, R. M. Dehydration response of sickle cells to sickling-induced Ca(++) permeabilization. Blood. 99 (7), 2578-2585 (2002).
  14. Ernst, D. J. NCCLS Procedures for the Collection of Diagnostic Blood Specimens by Venipuncture: Approved Standard-Sixth Addition. 27 (26), (2007).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Analiza g sto ci kom rekdiagnostyka w punkcie opieki Point of Careanemia sierpowatacytometria bia ych krwinekaplikacja smartfonowakapilararoztw r gadobutroluprzygotowanie pr bki krwi

Powiązane artykuły