Name: Bezsoczewkowe obrazowanie komórek na chipie stanowi nowe narzędzie do wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-12-14T17:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Poznaj bezsoczewkowe obrazowanie komórek na chipie Lucas do wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej. Ta kompaktowa platforma eliminuje konieczność stosowania tradycyjnych obiektywów mikroskopowych.

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

W niniejszym rozdziale omawiamy procedury eksperymentalne stosowane w metodzie LUCAS [1-3]. Aby zilustrować dowód koncepcji (proof of concept) metody LUCAS, opiszemy proces obrazowania dla próbki krwi pełnej.
A. Konfiguracja obrazowania
Platforma obrazowania LUCAS wykazuje istotne zalety, stanowiąc kostuktywną i kompaktową alternatywę dla istniejących narzędzi do diagnostyki medycznej i cytometrii w miejscu opieki nad pacjentem (point-of-care), szczególnie w warunkach ograniczonych zasobów. Zamiast wykrywać obraz komórek, system LUCAS rejestruje cyfrowe hologramy komórek, które powstają w wyniku interferencji światła rozproszonego przez każdą komórkę ze światłem tła. Precyzyjna kontrola częściowej spójności przestrzennej oświetlenia jest kluczowa dla umożliwienia zapisu holograficznego.
1. Cyfrowa matryca czujników
Platforma LUCAS wykorzystuje optoelektroniczny układ czujników do cyfrowego rejestrowania hologramów poszczególnych komórek. W tym celu można zastosować urządzenia sprzężonego ładunku (CCD; przykładowe modele: KAI-11002, KAF-39000, firmy Kodak) lub układy CMOS (komplementarne półprzewodniki tlenku metalu, przykładowy model: MT9P031, Micron). Wielkości pikseli dla urządzeń CCD firmy Kodak (KAI-11002, KAF-39000) oraz czujników obrazu CMOS firmy Micron wynoszą odpowiednio 9 μm, 6.8 μm i 2.2 μm, przy aktywnym polu widzenia (FOV) wynoszącym 10 cm2, 18 cm2 i 24.4 mm2 [1-2].
2. Źródło światła
W przeciwieństwie do większości innych metod obrazowania mikroskopowego, LUCAS nie wymaga użycia lasera, zatem do oświetlenia można wykorzystać nawet prostą diodę elektroluminescencyjną (LED). Aby umożliwić oświetlanie o regulowanej długości fali, można również zastosować monochromator z lampą ksenonową (Cornerstone T260, Newport Corp.) wraz ze standardowym światłowodem z topionego kwarcu, składającym się z wiązki włókien (77564, Newport), oraz otworem otworkowym o średnicy ~100 μm umieszczonym ok. 5-10 cm nad powierzchnią sensora. Ta konfiguracja oświetlenia o regulowanej długości fali stanowi elastyczną platformę, na której można dostosować sygnatury holograficzne komórek oraz syntetyzować hybrydowe sygnatury cyfrowe w celu poprawy stosunku sygnału do szumu, co pozwala na uzyskanie lepszej dokładności i specyficzności charakterystyki. [3]
B. Przygotowanie próbek i obrazowanie
Koncepcja LUCAS oparta na obrazowaniu na chipie zostanie zademonstrowana przy użyciu roztworu heterogenicznego, zgodnie z opisem poniżej. Podobny protokół można zastosować dla różnych innych typów komórek [1-3].
1. Rozcieńczanie krwi pełnej i przygotowanie roztworu heterogenicznego
<ol>
	<li>Aby rozpocząć proces, należy pobrać próbkę krwi pełnej oraz polistyrenowe mikrokulki o różnych średnicach (5, 10 i 20 μm, Duke Scientific) i doprowadzić je do temperatury pokojowej.</li>
	<li>Do sterylnej probówki z polipropylenu o pojemności 5 mL należy dodać 2 mL klasycznej pożywki ciekłej RPMI 1640 (Fisher Scientific) jako rozcieńczalnik.</li>
	<li>Po inkubowaniu próbki krwi pełnej przez 30 minut, należy pobrać pipetą 10 μL osadu erytrocytów i przenieść go do roztworu RPMI.</li>
	<li>Do rozcieńczenia erytrocytów w RPMI należy dodać łącznie 20 μL polistyrenowych mikrokulek, a następnie wymieszać zawiesinę komórkową, delikatnie pipetując lub korzystając z mieszadła magnetycznego z mieszadełkiem.</li>
	<li>Na szkiełko nakrywkowe należy nanieść łącznie 5-15 μL heterogenicznego roztworu, a następnie przy pomocy pęsety nałożyć na niego drugie, identyczne szkiełko nakrywkowe. Próbka powinna znajdować się równomiernie pomiędzy dwoma szkiełkami.</li>
	<li>Następnie, używając pióra próżniowego (NT57-636, Edmund Optics), należy nanieść próbkę na obszar aktywny matrycy czujnika w celu obrazowania.</li>
</ol>
2. Barwienie krwi pełnej
<ol>
	<li>Rozpocznij od przygotowania mieszaniny 0,1% buforowanej eozyny Y oraz rozcieńczonego roztworu błękitu metylenowego, wykorzystując czystą eozynę Y w formie proszku (MW=691.85, Acros Organics), czysty barwnik błękit metylenowy bez zawartości cynku (MW=347.90, Acros Organics) oraz monohydrat szczawianu potasu (99.0% Reagent ACS, Acros Organics); każdy roztwór należy oczyścić za pomocą filtra strzykawkowego o rozmiarze porów 0,45 μm (Whatman) do wodnego barwienia leukocytów.</li>
	<li>Następnie delikatnie wymieszaj rozpuszczony wodny odczynnik barwiący z próbką krwi pełnej w stosunku objętościowym 1:1 w zlewce polipropylenowej, używając mieszadła magnetycznego przez 2 minuty, a następnie inkubuj przez 10 minut.</li>
	<li>Przenieś 50 μL zbarwionego roztworu krwi do polipropylenowej probówki o pojemności 5 mL i rozcieńcz 1,95 mL klasycznym roztworem płynnym RPMI 1640 (Fisher Scientific), aby uzyskać stosunek objętościowy 1:200. Następnie mieszaj rozcieńczenie w wortexie przez 30 sekund. Na tym etapie można zastosować inny stopień rozcieńczenia.</li>
	<li>Pipetuj 10-100 μL roztworu zbarwionych komórek pomiędzy szkiełka podstawowe lub do zbiornika mikrofluidycznego. Następnie, używając pióra próżniowego (NT57-636, Edmund Optics), umieść próbkę na obszarze aktywnym macierzy czujników.</li>
</ol>
REPREZENTATYWNE WYNIKI
<img alt="Analiza mikroskopowa; obrazy 40x i LUCAS; identyfikacja neutrofili, kulek i erytrocytów; badanie komórek." border="0" src="/files/ftp_upload/1650/1650Fig1tmb.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: LUCAS umożliwia dokładne zliczanie i cyfrową różnicację różnych komórek oraz mikroobiektów na podstawie ich dwuwymiarowych sygnatur holograficznych bez użycia soczewek, laserów czy innych nieporęcznych komponentów optycznych. Na rycini przedstawiono charakterystyczne sygnatury LUCAS dla różnych mikroobiektów i zestawiono je z konwencjonalnym obrazem mikroskopowym uzyskanym za pomocą obiektywu 40X. Prosimy <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/1650/1650Fig1.jpg">kliknąć tutaj</a>, aby zobaczyć powiększoną wersję ryciny 1.
<img alt="Analiza komórek krwi, opisowy schemat porównujący erytrocyty i kuleczki, eksperyment mikroskopowy." src="/files/ftp_upload/1650/1650Fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: (Lewo) Surowy obraz heterogenicznej mieszaniny zawierającej erytrocyty oraz cząstki o rozmiarach 10um, 5um i 3um. (Prawo) Przedstawiono w pełni zautomatyzowane wyniki charakterystyki LUCAS dla tego samego pola widzenia. Należy zauważyć, że algorytm decyzyjny skutecznie charakteryzuje obszary o wysokiej gęstości, a także cząstki o niskim stosunku sygnału do szumu, takie jak kuleczki 3um.
<img alt="Interfejs oprogramowania do śledzenia cząstek; analiza obrazów mikroskopowych, wizualizacja danych w czasie rzeczywistym, laboratorium UCLA." border="0" src="/files/ftp_upload/1650/1650Fig3tmb.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Przedstawiono niestandardowy interfejs programu LUCAS. Oprogramowanie LUCAS oparte na języku Java umożliwia wprowadzanie różnych warunków eksperymentalnych, takich jak rozmiar piksela sensora lub długość fali światła. Możliwy jest również wybór konkretnego pola widzenia na obrazie, a użytkownik może zdefiniować wzorce komórek docelowych w celu zbudowania statystycznej biblioteki cieni komórkowych. Uzyskany obraz z systemu LUCAS może być następnie charakteryzowany na podstawie tych danych treningowych (tj. biblioteki cieni komórkowych), a użytkownikowi wyświetlany jest obraz z zaznaczonymi (policzonymi) obiektami. Statystyki wyników zliczania są również zapisywane w pliku XML do dalszej analizy.

<ol><li>Seo, S., Su, T., Tseng, D. K., Erlinger, A., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Lensfree+Holographic+Imaging+for+On-Chip+Cytometry+and+Diagnostics%22%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">"Lensfree Holographic Imaging for On-Chip Cytometry and Diagnostics".</a> Lab Chip. , (2009).</li>
<li>Su, T., Seo, S., Erlinger, A., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22High-throughput+Imaging+and+Characterization+of+a+Heterogeneous+Cell+Solution+on+a+Chip%22+%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">"High-throughput Imaging and Characterization of a Heterogeneous Cell Solution on a Chip" .</a> Biotechnology and Bioengineering. , (2008).</li>
<li>Su, T., Seo, S., Erlinger, A., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Multi-color+LUCAS%3A+Lensfree+on-chip+cytometry+using+tunable+monochromatic+illumination+and+digital+noise+reduction%22%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">"Multi-color LUCAS: Lensfree on-chip cytometry using tunable monochromatic illumination and digital noise reduction".</a> Cellular and Molecular Bioengineering. , (2008).</li>
</ol>

Wykazaliśmy, że platforma LUCAS potrafi precyzyjnie zliczać i identyfikować różne mikroobiekty/komórki na chipie na podstawie ich sygnatur holograficznych, stanowiąc obiecujące narzędzie dla diagnostyki medycznej w punkcie opieki (point-of-care) oraz wysokoprzepustowej biologii komórki. W celu dokładnego przetwarzania zarejestrowanych wzorów holograficznych wdrożyliśmy dedykowane oprogramowanie decyzyjne LUCAS. Algorytm ten, wykorzystujący statystyczną bazę danych obrazów dyfrakcyjnych utworzoną poprzez trenowanie obrazó...

<table><tbody><tr><td>Urządzenie o ładunku sprzężonym (CCD)</td><td>KODAK</td><td>KAI-11002</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie o ładunku sprzężonym (CCD)</td><td>KODAK</td><td>KAF-39000</td><td></td></tr><tr><td>Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS)</td><td>Micron</td><td>MT9P031</td><td></td></tr><tr><td>Lampa ksenonowa</td><td>Newport Corp.</td><td>Cornerstone T260</td><td></td></tr><tr><td>Próżniowy chwytak (Vacuum pen)</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT57-636</td><td></td></tr><tr><td>Mikrokule 5, 10 i 20 &amp;mu;m</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>4000 Series</td><td></td></tr><tr><td>RPMI</td><td>Fisher Scientific</td><td>1640</td><td></td></tr><tr><td>Czysta eozyna Y</td><td>Acros Organics</td><td>MW=691.85</td><td></td></tr><tr><td>Barwnik Nowy Błękit Metylenowy (NMB)</td><td>Acros Organics</td><td>MW=347.90</td><td></td></tr><tr><td>Szczawian potasu monohydrat</td><td>Acros Organics</td><td>99.0% Reagent ACS</td><td></td></tr></tbody></table>

obrazowanie komórek na chipie bez użycia soczewek stanowi nowe narzędzie dla wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej

Lensless On-chip Imaging of Cells Provides a New Tool for High-throughput Cell-Biology and Medical Diagnostics

Konwencjonalne mikroskopy optyczne obrazują komórki za pomocą obiektywów, które współpracują z innymi soczewkami i komponentami optycznymi. Choć podejście to jest dość skuteczne, posiada pewne ograniczenia w zakresie miniaturyzacji platformy obrazowania, co utrudnia jej dostosowanie do zaawansowanego stanu techniki w mikrofluidyce. W niniejszym raporcie przedstawiamy szczegóły eksperymentalne koncepcji bezsoczewkowego obrazowania na chipie, nazwanej LUCAS (LnieskończonyUultraszerokie pole widzeniaCmonitorowanie komórekAplatforma macierzowa oparta naSobrazowanie w ciemnym polu), które nie wymaga zastosowania żadnych obiektywów mikroskopowych ani innych masywnych komponentów optycznych do obrazowania heterogenicznej zawiesiny komórek w ultra-szerokim polu widzenia, które może osiągać rozmiar do ~18 cm2Ponadto, w przeciwieństwie do konwencjonalnych mikroskopów, LUCAS umożliwia obrazowanie heterogenicznego roztworu komórek w interesie w głębi ostrości wynoszącej ~5 mm bez konieczności ponownego ustawiania ostrości, co odpowiada objętości próbki do ~9 mL. Ta platforma obrazowania rejestruje cienie (tj. bezsoczewkowe hologramy cyfrowe) każdej analizowanej komórki w polu widzenia, a zautomatyzowane cyfrowe przetwarzanie tych cieni pozwala określić typ, liczbę oraz względne położenie komórek w roztworze. Ponieważ system nie wymaga zastosowania rozbudowanych komponentów optycznych ani mechanicznych stołów skanujących, oferuje on znacznie zminiaturyzowaną platformę, co jednocześnie redukuje koszty, co jest szczególnie istotne w przypadku narzędzi diagnostyki w punkcie opieki (point-of-care). Co więcej, przepustowość obrazowania tej platformy jest o rzędy wielkości większa niż w przypadku konwencjonalnych mikroskopów optycznych, co może być niezwykle cenne w wysokoprzepustowych eksperymentach z zakresu biologii komórki.

Przedstawiono bezsoczewkową obrazowanie i charakterystykę komórek na chipie. To podejście do obrazowania komórek na chipie zapewnia kompaktowe i kosztowo efektywne narzędzie do diagnostyki medycznej oraz wysokoprzepustowych zastosowań w biologii komórki, co czyni je szczególnie odpowiednim dla obszarów o ograniczonych zasobach.

Obrazowanie komórek na chipie bez użycia soczewek stanowi nowe narzędzie dla wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej

Konwencjonalne mikroskopy optyczne obrazują komórki przy użyciu obiektywów współpracujących z innymi soczewkami i komponentami optycznymi. Choć są one całkiem...

W tym filmie zaprezentowano dowód koncepcji obrazowania na chipie z wykorzystaniem listy soczewek, nazwanego Lucas. Nazwa Lucas oznacza platformę do monitorowania komórek w szerokim polu widzenia opartą na liście soczewek i obrazowaniu cieniowym. W przeciwieństwie do konwencjonalnych układów obrazowania, platforma Lucas nie wymaga zastosowania obiektywów mikroskopowych ani innych masywnych komponentów optycznych.W przypadku systemu Lucas badany preparat umieszcza się na szkiełku przedmiotowym i delikatnie przykrywa identycznym szkiełkiem nakrywkowym. Przy użyciu pióra próżniowego próbkę przenosi się na obszar aktywny matrycy czujników optoelektronicznych. Platforma obrazująca rejestruje następnie cienie lub cyfrowe hologramy typu lenslet dla każdej badanej komórki znajdującej się w polu widzenia.Zautomatyzowane cyfrowe przetwarzanie tych cieni komórkowych pozwala na określenie typu, liczby oraz względnego położenia komórek w roztworze. Pole widzenia może obejmować obszar do 18 cm² przy głębokości ostrości wynoszącej około pięciu milimetrów. Uzyskane obrazy dyfrakcyjne są następnie przetwarzane cyfrowo przez opracowany na zamówienie algorytm decyzyjny, co umożliwia zarówno charakterystykę, jak i identyfikację docelowych komórek lub cząstek.Lucas oferuje zminiaturyzowaną platformę, która obniża koszty i znacząco zwiększa wydajność eksperymentów opartych na obrazowaniu, dzięki czemu jest ona kompatybilna z zaawansowanymi, najnowocześniejszymi technologiami w dziedzinie mikroprzepływów i badań biologicznych. Cześć, reprezentuję Laboratorium Bio i Nano ROM w Katedrze Inżynierii Elektrycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, a ja jestem Anthony Erlinger, również z Laboratorium Nanofotoniki i Biofotoniki. Dzisiaj przedstawimy procedurę wysokoprzepustowego obrazowania za pomocą soczewek dla heterogenicznych roztworów SA, takich jak próbka krwi pełnej.Niniejsza procedura w naszym laboratorium wykorzystuje nowatorską technikę obrazowania, którą nazywamy platformą monitorowania macierzy komórkowych w ultra szerokim polu z listą soczewek opartą na obrazowaniu cieniowym, w skrócie Lucas. Zacznijmy zatem. Aby rozpocząć proces, należy pobrać 3 mL krwi pełnej oraz polistyrenowe mikrokulki o różnych średnicach, takich jak 5, 10 i 20 µm, i pozostawić je w temperaturze pokojowej na 30 minut.Używając pipety serologicznej, dodaj dwa mililitry klasycznej pożywki płynnej RPMI 1640 jako rozcieńczalnika do sterylnej probówki polipropylenowej o pojemności pięciu mililitrów. Po 30-minutowym okresie sedymentacji pobierz 10 µl próbki erytrocytów z dna probówki z pobraną krwią pełną i przenieś ją do roztworu RPMI. Dodaj całkowitą objętość 20 µl polistyrenowych mikrokulek do rozcieńczenia erytrocytów w RPMI i wymieszaj zawiesinę komórkową, delikatnie pipetując. Przenieś od pięciu do 15 µl heterogenicznej mieszaniny na szkiełko nakrywkowe za pomocą pęsety.Na roztwór nałóż drugie, identyczne szkiełko nakrywkowe. Próbka powinna zostać równomiernie zamknięta pomiędzy dwoma szkiełkami nakrywowymi. Następnie, używając pisaka próżniowego, przenieś próbkę na obszar aktywny matrycy czujników w celu przeprowadzenia obrazowania.Następnie przygotuj wodny odczyn barwiący, łącząc 0,1% buforowany roztwór SNY oraz rozcieńczony roztwór błękitu nowego (NMB) w stosunku objętości 2:1; szczegółowe informacje na temat przygotowania roztworów SNY i błękitu nowego znajdują się w dołączonym protokole pisemnym. Następnie w zlewce z polipropylenu połącz odczyn barwiący ACOA z próbką krwi pełnej w stosunku objętości 1:1, mieszając za pomocą mieszadła magnetycznego przez dwie minuty. Po tym czasie inkubuj przez dodatkowe 10 minut w temperaturze pokojowej, a następnie dodaj 1,99 ml klasycznego roztworu RPMI 1640 do probówki z polipropylenu o pojemności pięciu mililitrów.Następnie przenieś 10 µL zabarwionego roztworu krwi do medium RPMI, aby uzyskać stosunek objętości 1:200. Po tym wymieszaj roztwór w wirówce typu vortex przez 30 s, a następnie nanieś od 10 do 100 µL roztworu zabarwionych komórek pomiędzy szkiełka podstawowe lub do zbiornika mikroprzepływowego. Następnie, używając pióra próżniowego, umieść próbkę na obszarze aktywnym macierzy czujników.Platforma Lucas wykorzystuje optoelektroniczną macierz czujników do cyfrowego rejestrowania hologramów komórek beznożnych. W tym celu stosuje się urządzenia ładunkowo sprzężone, czyli CCD, aby umożliwić oświetlenie o regulowanej długości fali; można użyć monochromatora z lampą ksenonową oraz standardowego światłowodu z topionego krzemionki, który składa się z wiązki włókien i otworu o średnicy około 100 µm znajdującego się około 5 do 10 cm powyżej powierzchni czujnika. Oświetlenie o regulowanej długości fali zapewnia elastyczną platformę, na której można precyzyjnie dostroić sygnatury holograficzne komórek oraz syntetyzować hybrydowe sygnatury cyfrowe poprzez łączenie więcej niż jednej długości fali w celu poprawy stosunku sygnału do szumu i kontrastu obrazu Lucas.Aby uzyskać lepszą charakterystykę, próbki dokładności umieszczone pomiędzy dwiema szkiełkami nakrywkowymi są nanoszone na obszar aktywny macierzy czujników, równomiernie oświetlony źródłem światła. Hologramy dyfrakcyjne każdej komórki lub mikroobiektu w roztworze heterogennym padają na macierz czujników, tworząc obraz Lucasa. Pozyskane dyfrakcyjne obrazy Lucasa są przetwarzane przez specjalnie opracowany algorytm decyzyjny, który wykorzystuje statystyczną bibliotekę obrazów dyfrakcyjnych do zautomatyzowanej charakterystyki i identyfikacji docelowych komórek lub mikroobiektów.Rysunek ten przedstawia konwencjonalny obraz wykonany obiektywem 40x, ukazujący heterogeniczny roztwór mikrokulek polistyrenowych o rozmiarach 5, 10 i 20 mikrometrów oraz erytrocytów. Morfologia 3D, współczynnik refrakcji i złożoność międzykomponentowa tych cząstek różnią się od siebie nawzajem.Niektóre z tych cech można rozróżnić pod zwykłym mikroskopem, jednak w bardzo ograniczonym polu widzenia wynoszącym mniej niż 0,5 mm² na platformie Lucas. Wszystkie te mikrocząstki wykazują unikalne, odmienne wzory holograficzne, podobne do odcisków palców. Dzięki temu mogą one zostać jednoznacznie scharakteryzowane na podstawie ich tekstur 2D.System Lucas umożliwia monitorowanie ultra szerokiego pola widzenia, które może osiągać rozmiar od 10 do 20 centymetrów kwadratowych. Jest to wartość o rzędy wielkości większa niż w przypadku standardowych mikroskopów z obiektywami soczewkowymi. Poniżej przedstawiono obraz próbki krwi pełnej po barwieniu, wykonany przy użyciu obiektywu 40x na platformie Lucas.Wewnętrzne cechy zabarwionych białych krwinek różnią się w sposób efektywny dzięki modyfikacji współczynnika załamania światła oraz właściwości rozpraszania jąder komórkowych. Charakterystyczne wzory dyfrakcyjne każdej pojedynczej komórki są rejestrowane przez macierz sensorów. Wykazuje to kolejną zaletę platformy Lucas jako potężnego narzędzia do cytometrii w punkcie opieki (point-of-care) oraz do celów diagnostycznych.Jako w pełni zautomatyzowana platforma do szybkiej charakterystyki wybranych komórek, obrazy dyfrakcyjne Lucasa są przetwarzane cyfrowo przy użyciu specjalistycznego oprogramowania decyzyjnego. Na tym rysunku interfejs przetwarza heterogeniczną mieszaninę erytrocytów i mikrokulek. Algorytm skutecznie wykrywa obszary o wysokiej gęstości, jak również cząstki o niskim stosunku sygnału do szumu, takie jak kulki o średnicy 3 µm.Tutaj przedstawiono przetworzony obraz w niestandardowym interfejsie Lucas. Oprogramowanie umożliwia wprowadzenie różnych specyfikacji, takich jak rozmiar piksela sensora lub długość fali oświetlenia. Ponadto możliwe jest zaznaczanie fragmentów obrazu oraz definiowanie wzorców komórkowych.Próbka jest przeliczana na podstawie tych danych, a użytkownikowi wyświetlany jest obraz z zaznaczeniami. Przedstawiliśmy właśnie sposób obrazowania i charakteryzacji komórek przy użyciu platformy wysokoprzepustowej Lucas. Przeprowadzając tę procedurę, należy pamiętać, że zaprezentowane eksperymenty można zastosować do szerokiej gamy komórek i mikrocząsteczek.Umożliwia ono również ultra szerokopolową i wysokoprzepustową charakterystykę komórek w roztworze heterogennym. To wszystko. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w eksperymentach.

lensless-on-chip-imaging-cells-provides-new-tool-for-high-throughput

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Bezsoczewkowe Obrazowanie na chipie komórek zapewnia nowe narzędzie do przesiewowego badania komórek i diagnostyki medycznej

Zaprezentowano bezsoczewkową platformę do fluorescencyjnej mikroskopii na chipie, która umożliwia obrazowanie obiektów fluorescencyjnych w bardzo szerokim polu widzenia, np. &gt;0,6-8 cm2, z rozdzielczością &lt;4μm, przy użyciu algorytmu dekodującego opartego na próbkowaniu kompresyjnym. Taka kompaktowa modalność obrazowania fluorescencyjnego na chipie z szerokim polem widzenia może być cenna w cytometrii wysokoprzepustowej, badaniach rzadkich komórek oraz analizach mikromacierzy.

Bezosobnikowa mikroskopia fluorescencyjna na chipie

Bezsoczewkowa tomografia optyczna to trójwymiarowa technika mikroskopowa oferująca rozdzielczość przestrzenną &lt;1 μm × &lt;1 μm × &lt;3 μm odpowiednio w wymiarach x, y i z, przy dużej objętości obrazowania wynoszącej 15-100 mm3, co może być szczególnie użyteczne w integracji z platformami typu lab-on-a-chip.

Bezosobnikowa tomograficzna mikroskopia na chipie z wykorzystaniem wielokątnego oświetlenia i superrozdzielczości pikselowej

Przeglądamy nasze ostatnie wyniki dotyczące integracji mikroskopii fluorescencyjnej i narzędzi do obrazowania cytometrii przepływowej w telefonie komórkowym przy użyciu kompaktowych i opłacalnych przystawek opto-fluidycznych. Te urządzenia do mikroanalizy oparte na telefonach komórkowych mogą być przydatne do analizy cytometrycznej, takiej jak wykonywanie różnych zadań związanych z liczeniem komórek, a także do wysokoprzepustowych badań przesiewowych, np. próbek wody w warunkach ograniczonych...

Szerokokątna mikroskopia fluorescencyjna i obrazowanie fluorescencyjne Cytometria przepływowa w telefonie komórkowym

W tym artykule prezentujemy mikroprzepływowy chip do analizy pojedynczych komórek. Umożliwia ilościowe oznaczanie wewnątrzkomórkowych białek, enzymów, kofaktorów i drugich przekaźników za pomocą testów fluorescencyjnych lub testów immunologicznych.

Mikroprzepływowy chip do wszechstronnej analizy chemicznej pojedynczych komórek

Mikroskopia wideo bez soczewek umożliwia nam monitorowanie kultur komórkowych bezpośrednio w inkubatorze. Tutaj opisujemy pełny protokół używany do pozyskiwania i analizowania trwającego 2,7 dnia pozyskiwania hodowanych komórek HeLa, co prowadzi do zestawu danych 2,2 x 106 pomiarów morfologii poszczególnych komórek i 10584 ścieżek cyklu komórkowego.

Bezsoczewkowa mikroskopia wideo do dynamicznej i ilościowej analizy przylegających kultur komórkowych

Mikroskopia optyczna oparta na chipach jest nowatorskim podejściem do mikroskopii fluorescencyjnej i oferuje korzyści w zakresie efektywności kosztowej i przepustowości. W tym miejscu przedstawiono protokoły przygotowania i obrazowania chipów dla mikroskopii TIRF i mikroskopii superrozdzielczej opartej na lokalizacji.

Wysokoprzepustowa mikroskopia fluorescencji całkowitego wewnętrznego odbicia i bezpośredniej stochastycznej rekonstrukcji optycznej z wykorzystaniem chipa fotonicznego

Prezentujemy system mikroprzepływowy do wysokoprzepustowych badań nad złożonymi maszynami życia, który składa się z 1500 jednostek hodowlanych, szeregu ulepszonych pomp perystaltycznych i modułu mieszania na miejscu. Chip mikroprzepływowy pozwala na analizę wysoce złożonych i dynamicznych warunków mikrośrodowiskowych in vivo.

Generowanie dynamicznych warunków środowiskowych za pomocą wysokowydajnego urządzenia mikroprzepływowego

Tutaj prezentujemy protokół, w którym pojedyncze komórki są monitorowane pod kątem ostrych zdarzeń i produktywnego zakażenia HIV-1 na urządzeniu nanofluidycznym. Dane obrazowe definiują interakcje wirus-receptor gospodarza i dynamikę szlaku sygnałowego. Jest to pierwsza metoda nanofluidycznej, wysokoprzepustowej, podłużnej hodowli pojedynczej komórki i obrazowania w celu zbadania kinetyki sygnalizacji i interakcji molekularnych.

Jednokomórkowa charakterystyka napływu wapnia i zakażenia HIV-1 przy użyciu wieloparametrowej platformy optofluidycznej

Obecne protokoły opisują nowatorskie obrazowanie całego mocowania do wizualizacji struktur peryferyjnych w soczewce oka z metodami kwantyfikacji obrazu. Protokoły te mogą być wykorzystywane w badaniach w celu lepszego zrozumienia związku między strukturami mikroskali soczewek a rozwojem/funkcją soczewki.

Obrazowanie całego mocowania w celu wizualizacji i ilościowego określenia struktury soczewek obwodowych, morfologii i organizacji komórek

Ten protokół opisuje wytwarzanie wszczepialnego, zintegrowanego okna obrazowania za pomocą laserowego druku 3D. Okno składa się z systemu mikrosoczewek sprzężonych z mikrorusztowaniami. Metoda polega na polimeryzacji dwufotonowej (2PP) biokompatybilnego fotorezystu SZ2080 w ciągłej sekwencji, optymalizując wydajność produkcji i wyrównanie między różnymi komponentami.

Mikrofabrykacja wszczepialnej optyki zintegrowanej z mikrostrukturalnym oknem obrazowania w celu zaawansowanego obrazowania in vivo

Protokół ten opisuje bezznacznikową metodę szybkiej analizy liczby i aktywności komórek NK (Natural Cell ) bez użycia soczewek przy użyciu technologii obrazowania cieni bez soczewek. Metoda ta określa ilościowo zmiany morfologiczne w poszczególnych komórkach NK poprzez komputerową analizę ich wzorów dyfrakcyjnych.

Wdrażana w terenie platforma obrazowania bez soczewek do szybkiej analizy aktywacji komórek NK bez użycia znaczników

Poznaj bezsoczewkowe obrazowanie komórek na chipie Lucas do wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej. Ta kompaktowa platforma eliminuje konieczność stosowania tradycyjnych obiektywów mikroskopowych.

Bezsoczewkowe obrazowanie komórek na chipie stanowi nowe narzędzie do wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej (Wideo) | JoVE Journal

Obrazowanie komórek na chipie bez użycia soczewek stanowi nowe narzędzie dla wysokoprzepustowej biologii komórki i diagnostyki medycznej

Przeglądaj więcej filmów