Name: Bezsoczewkowa mikroskopia fluorescencyjna na chipie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 23 s
Description: Poznaj bezsoczewkową mikroskopię fluorescencyjną na chipie wykorzystującą algorytmy cyfrowe do dekodowania obrazów. Technika umożliwia obrazowanie z rozdzielczością poniżej 4 μm na polu widzenia przekraczającym 8 cm².

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

A. Ozcan z wdzięcznością potwierdza wsparcie w ramach NSF CAREER Award, ONR Young Investigator Award 2009 oraz NIH Director’s New Innovator Award DP2OD006427 z Biura Dyrektora NIH. Autorzy dziękują również za wsparcie fundacji Bill &amp; Melinda Gates Foundation, Vodafone Americas Foundation oraz programu NSF BISH (w ramach grantów nr 0754880 i 0930501).

<ol><li>Coskun, A. F., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+field-of-view+lens-free+fluorescent+imaging+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Wide field-of-view lens-free fluorescent imaging on a chip.</a> Lab Chip. 10, 824-824 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensless+wide-field+fluorescent+imaging+on+a+chip+using+compressive+decoding+of+sparse+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Lensless wide-field fluorescent imaging on a chip using compressive decoding of sparse objects.</a> Opt. Express. 18, 10510-10523 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+Fluorescent+On-Chip+Imaging+of+Transgenic+Caenorhabditis+elegans+Over+an+Ultra-Wide+Field-of-View%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Lensfree Fluorescent On-Chip Imaging of Transgenic Caenorhabditis elegans Over an Ultra-Wide Field-of-View.</a> PLoS ONE. 6, e15955-e15955 (2011).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide-field+lensless+fluorescent+microscopy+using+a+tapered+fiber-optic+faceplate+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Wide-field lensless fluorescent microscopy using a tapered fiber-optic faceplate on a chip.</a> Analyst. , (2011).</li>
<li>Seo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Throughput+Lens-Free+Blood+Analysis+on+a+Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High-Throughput Lens-Free Blood Analysis on a Chip.</a> Analytical Chemistry. 82, 4621-4627 (2010).</li>
<li>Mudanyali, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compact%2C+light-weight+and+cost-effective+microscope+based+on+lensless+incoherent+holography+for+telemedicine+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Compact, light-weight and cost-effective microscope based on lensless incoherent holography for telemedicine applications.</a> Lab Chip. 10, 1417-1417 (2010).</li>
<li>Tseng, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+microscopy+on+a+cellphone%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Lensfree microscopy on a cellphone.</a> Lab Chip. 10, 1787-1787 (2010).</li>
<li>Lucy, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+iterative+technique+for+the+rectification+of+observed+distributions%5BTitle%5D)+AND+%22The+Astronomical+Journal%22%5BJournal%5D)">An iterative technique for the rectification of observed distributions.</a> The Astronomical Journal. 79, 745-745 (1974).</li>
<li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bayesian-Based+Iterative+Method+of+Image+Restoration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Bayesian-Based Iterative Method of Image Restoration.</a> J. Opt. Soc. Am. 62, 55-59 (1972).</li>
<li>Biggs, D. S. C., Andrews, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acceleration+of+iterative+image+restoration+algorithms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Acceleration of iterative image restoration algorithms.</a> Appl. Opt. 36, 1766-1775 (1997).</li>
<li>Candes, E., Wakin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Introduction+To+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Introduction To Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 21-30 (2008).</li>
<li>Kim, S., Koh, K., Lustig, M., Boyd, S., Gorinevsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Interior-Point+Method+for+Large-Scale+L1-Regularized+Least+Squares%5BTitle%5D)+AND+%22Selected+Topics+in+Signal+Processing%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Interior-Point Method for Large-Scale L1-Regularized Least Squares.</a> Selected Topics in Signal Processing, IEEE. 1, 606-617 (2007).</li>
<li>Candes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+restricted+isometry+property+and+its+implications+for+compressed+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Comptes+Rendus+Mathematique%22%5BJournal%5D)">The restricted isometry property and its implications for compressed sensing.</a> Comptes Rendus Mathematique. 346, 589-592 (2008).</li>
<li>Baraniuk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+Sensing+%5BLecture+Notes%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Compressive Sensing [Lecture Notes].</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 24, 118-121 (2007).</li>
<li>Romberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+via+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Imaging via Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 14-20 (2008).</li>
</ol>

Nie zgłoszono konfliktów interesów.

Zaprezentowaliśmy zintegrowaną platformę mikroskopii fluorescencyjnej, która pozwala na uzyskanie np. rozdzielczości przestrzennej &lt;4μm w polu widzenia o powierzchni np. &gt;0,6-8 cm2 bez użycia soczewek, skanowania mechanicznego czy cienkowarstwowych filtrów interferencyjnych. W tej technice, przy użyciu światłowodowej płytki czołowej lub stożka, emisja fluorescencyjna z obiektów jest zbierana przez dwuwymiarową macierz kabli światłowodowych, a następnie przekazywana do optoelektronicznej macierzy sensorów...

<table><tbody><tr><td>Urządzenie ładunkowe (CCD) </td><td>KODAK</td><td>KAF-8300</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie ładunkowe (CCD)</td><td>KODAK</td><td>KAF-11002</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie ładunkowe (CCD)</td><td>KODAK</td><td>KAF-39000</td><td></td></tr><tr><td>Krzemowy układ CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)</td><td>Micron</td><td>MT9T031C12STCD</td><td></td></tr><tr><td>Wysokiej mocy źródło światła LED</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>M455L2-C2</td><td></td></tr><tr><td>Sterownik wysokiej mocy LED</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>LEDD1B</td><td></td></tr><tr><td>Źródło światła LED sprzężone światłowodowo</td><td>Mightex</td><td>FCS-0625-000</td><td></td></tr><tr><td>Przenośnik próżniowy</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT57-636</td><td></td></tr><tr><td>Fluosfery 2, 4, 10 &amp;mu;m</td><td>Invitrogen</td><td>F-8826, F-8859, F-8836</td><td></td></tr><tr><td>Bufor do lizy RBS 1X </td><td>eBioscience</td><td>00-4333</td><td></td></tr><tr><td>Odczynnik znakujący SYTO 16</td><td>Invitrogen</td><td>S7578</td><td></td></tr><tr><td>Światłowodowa płyta czołowa</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT55-142</td><td></td></tr><tr><td>Światłowodowy stożek</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT55-134</td><td></td></tr><tr><td>Pryzmaty</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT47-626, NT45-403</td><td></td></tr><tr><td>Filtry</td><td>Edmund Scientific</td><td>NT39-417</td><td></td></tr><tr><td>Elastomery PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Slygard 184</td><td></td></tr></tbody></table>

bezosobnikowa mikroskopia fluorescencyjna na chipie

Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

Obrazowanie bezsoczewkowe na chipie ma w ogólnym założeniu na celu zastąpienie dużych mikroskopów optycznych opartych na soczewkach prostszymi i bardziej kompaktowymi konstrukcjami, szczególnie w zastosowaniach do wysokoprzepustowych przesiewów. Ta rozwijająca się platforma technologiczna ma potencjał do wyeliminowania potrzeby stosowania dużych i/lub kosztownych komponentów optycznych dzięki nowym teoriom i algorytmom rekonstrukcji cyfrowej. W związku z tym prezentujemy tutaj metodę on-chip fluorescencyjnej mikroskopii, która może osiągnąć np. &lt;4μm rozdzielczości przestrzennej przy ultraszerokim polu widzenia (FOV) o powierzchni &gt;0,6-8 cm2, bez użycia jakichkolwiek soczewek, skanowania mechanicznego czy interferencyjnych filtrów cienkowarstwowych. W tej technice wzbudzenie fluorescencyjne odbywa się poprzez pryzmat lub hemisferyczny interfejs szklany oświetlony niespójnym źródłem. Po oddziaływaniu z całą objętością obiektu, światło wzbudzające jest odrzucane przez proces całkownego wewnętrznego odbicia (TIR), który zachodzi na spodzie mikrofluidycznego chipa z próbką. Emisja fluorescencyjna z wzbudzonych obiektów jest następnie zbierana przez światłowodową płytkę czołową lub taper i dostarczana do optoelektronicznej matrycy czujników, takiej jak urządzenie ładunkowo-sprzężone (CCD). Dzięki zastosowaniu algorytmu dekodowania opartego na próbkowaniu kompresyjnym, pozyskane surowe obrazy fluorescencyjne próbki wykonane bez soczewek mogą być szybko przetwarzane w celu uzyskania np. rozdzielczości &lt;4μm przy FOV o powierzchni &gt;0,6-8 cm2. Ponadto, pionowo ułożone mikrokanały oddzielone od siebie np. o 50-100 μm mogą być również skutecznie obrazowane przy użyciu tej samej bezsoczewkowej platformy mikroskopii on-chip, co dodatkowo zwiększa całkowitą przepustowość tej metody. Ta kompaktowa platforma do obrazowania fluorescencyjnego on-chip, wsparta szybkim dekoderem kompresyjnym, może być bardzo wartościowa w wysokoprzepustowej cytometrii, badaniach rzadkich komórek oraz analizach mikroarray.

Zaprezentowano bezsoczewkową platformę do fluorescencyjnej mikroskopii na chipie, która umożliwia obrazowanie obiektów fluorescencyjnych w bardzo szerokim polu widzenia, np. &#62;0,6-8 cm2, z rozdzielczością &#60;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

Obrazowanie bezsoczewkowe na chipie w ogólnym ujęciu ma na celu zastąpienie rozbudowanych mikroskopów optycznych z soczewkami prostszymi i bardziej kompaktowymi konstrukcjami, zwłaszcza w przypadku...

Ogólnym celem tej procedury jest zaprezentowanie bezsoczewkowej platformy do mikroskopii fluorescencyjnej na chipie, służącej do obrazowania obiektów fluorescencyjnych w bardzo szerokim polu widzenia. Aby to osiągnąć, cienki filtr absorpcyjny oraz światłowodową płytkę czołową umieszcza się delikatnie na macierzy czujników optoelektrycznych (CCDC CMOS), a następnie na płytce czołowej pozycjonuje się chip mikrofluidyczny. Następnie, za pomocą oleju dopasowującego współczynnik załamania światła, montuje się pryzmat z mikrochipem.Wzbudzenie fluorescencyjne odbywa się poprzez boczną ściankę pryzmatu rombowego, natomiast oświetlenie holograficzne realizowane jest przez górną ściankę tego samego pryzmatu. Ostatecznie, z pozyskanych obrazów fluorescencyjnych można uzyskać mikroskopowe obrazy o wysokiej rozdzielczości poprzez dekodowanie surowych danych za pomocą algorytmów cyfrowych. W razie potrzeby, zdekodowane obiekty fluorescencyjne mogą być automatycznie liczone przy użyciu specjalnie opracowanego interfejsu.Soczewka na chipie. Obrazowanie w ogólnym ujęciu ma na celu zastąpienie obszernych mikroskopów optycznych opartych na soczewkach prostszymi i bardziej kompaktowymi konstrukcjami. Ta rozwijająca się platforma technologiczna ma potencjał, aby dzięki nowym teoriom i algorytmom rekonstrukcji cyfrowej wyeliminować potrzebę stosowania masywnych i kosztownych komponentów optycznych.Lista soczewek na platformie obrazowania on-chip obejmuje kilka komponentów optycznych, w tym macierz czujników cyfrowych, niespójne źródło oświetlenia, pryzmat, filtr absorpcyjny oraz płytkę czołową światłowodową lub stożek światłowodowy. W tej platformie do detekcji sygnału fluorescencyjnego z docelowych mikroobiektów można wykorzystać różne rodzaje macierzy czujników. Na potrzeby tego filmu zostanie użyte urządzenie ładunkowe CCD, a jako niespójne źródło światła do wzbudzenia fluorescencji posłuży zwykła dioda emitująca światło.W celu uzyskania wymaganego tła w ciemnym polu, zgodnie z przedstawionym na schemacie rysunkiem, stosowane są równolegle dwie różne metody filtrowania wzbudzenia. Po pierwsze, wykorzystuje się pryzmat szklany lub szklaną półkulę, aby wywołać całkowite wewnętrzne odbicie (TIR) na dolnej powierzchni chipa mikrofluidycznego, w którym znajdują się badane próbki. Równolegle stosowany jest niedrogi filtr absorpcyjny, który usuwa słabo rozproszone światło wzbudzenia, które nie ulega procesowi TIR.Po skutecznym odrzuceniu wzbudzenia za pomocą tych dwóch mechanizmów, w płaszczyźnie detektora rejestrowana jest jedynie emisja fluorescencyjna próbek. Pomimo tak dużej apertury numerycznej detekcji, surowe plamki fluorescencyjne w matrycy czujnika stają się dość szerokie, aby zaprojektować i lepiej kontrolować rozproszenie przestrzenne tego sygnału fluorescencyjnego. Jako alternatywa dla zwykłej płytki czołowej, między płaszczyzną obiektu a płaszczyzną czujnika zostanie umieszczona światłowodowa płytka czołowa.Stożkowa płytka czołowa światłowodowa, która charakteryzuje się znacznie większą gęstością kabli światłowodowych na górnej fasetce w porównaniu z dolną, może być wykorzystana do obrazowania o wyższej rozdzielczości dzięki powiększeniu. Chipy mikrofluidyczne stosowane w tej platformie są wytwarzane z użyciem ścian z polidimetylosiloksanu umieszczonych na szkiełkach przedmiotowych w celu utworzenia mikrokanałów niezbędnych do obrazowania na chipie, aby rozpocząć montaż bezsoczewkowej platformy do obrazowania na chipie. Najpierw, usuń szkło osłonowe matrycy czujników optoelektronicznych za pomocą pióra próżniowego, a następnie delikatnie umieść cienki filtr absorpcyjny na górnej części aktywnego obszaru detektora.Umieść płytkę czołową światłowodu na górze tego filtra absorpcyjnego. Następnie połóż wykonany chip mikrofluidyczny bezpośrednio na matrycy światłowodowej. Kolejno, nad chipem mikrofluidycznym należy zamontować pryzmat szklany, używając oleju dopasowującego współczynnik załamania światła w taki sposób, aby współczynnik załamania na granicy faz był zgodny ze współczynnikiem załamania szkła.Podłącz źródła światła do światłowodów za pomocą złączy FC. Jednym z najtrudniejszych etapów tej procedury jest wyrównanie komponentów. Należy starannie ustawić odległości między elementami oraz pozycję i kąt oświetlenia.Na koniec przesuń światłowód oświetlenia bocznego bliżej pryzmatu i dostosuj jego kąt tak, aby zapewnić całkowite wewnętrzne odbicie na granicy szkło-powietrze w miejscu odpowiadającym chipom mikroprzepływowym. Za pomocą tej platformy on-chip można obrazować podłoże dolne, różne rodzaje komórek lub modele zwierząt laboratoryjnych, jednak na potrzeby niniejszej demonstracji obrazowane będą leukocyty. Aby oznakować leukocyty barwnikiem fluorescencyjnym, najpierw wymieszaj około 100 µL krwi pełnej z około 1 mL buforu do płukania erytrocytów, inkubuj przez około trzy minuty w temperaturze pokojowej, a następnie odwiruj roztwór lizowanej krwi.Po usunięciu górnej warstwy za pomocą mikropipety, zawiesić osad w soli fizjologicznej z buforem fosforanowym w celu znakowania kwasów nukleinowych komórek barwnikiem fluorescencyjnym; dodać SYTO 16 do zawiesiny, a następnie inkubować próbkę przez około 30 minut w ciemności w temperaturze pokojowej. Po 30 minutach odwirować znakowaną próbkę. Usunąć nadsącz, aby zmniejszyć szum tła wynikający z emisji fluorescencji niezwiązanych barwników.Reese zawiesił osad białych krwinek w około pięciu mililitrach PBS. Próbka jest teraz gotowa do wprowadzenia do układu mikroprzepływowego w celu przeprowadzenia bezsoczewkowego obrazowania fluorescencyjnego na chipie. Przed obrazowaniem białych krwinek platforma obrazująca musi zostać skalibrowana przy użyciu fluorescencyjnych mikrokulek.Przygotować rozcieńczoną próbkę mikrokuleczek, używając wody dejonizowanej oraz roztworu surowych kuleczek. Za pomocą strzykawki z ostrą igłą wstrzyknąć tę początkową próbkę do chipa mikroprzepływowego od strony ścianek PDMS.Po zmontowaniu komponentów w celu uzyskania obrazowania fluorescencyjnego na chipie, należy pozyskać surowe obrazy kulek fluorescencyjnych, korzystając z komputera i specjalnie opracowanego interfejsu LabVIEW. Należy upewnić się, że w całym polu widzenia znajduje się co najmniej 20 obrazów odizolowanych kulek fluorescencyjnych. Dane kalibracyjne należy zapisać, ponieważ zostaną one wykorzystane w dalszej części do kalibracji i wyznaczenia funkcji rozproszenia punktu (PSF) dla bezsoczewkowej platformy mikroskopii fluorescencyjnej.Wyjmij chip mikrofluidyczny zawierający próbkę kulek fluorescencyjnych i odłącz pryzmat od tego chipu. Wstrzyknij wcześniej przygotowaną próbkę białych krwinek do innego, nieużywanego chipu mikrofluidycznego od strony ścianek PDMS. Ponownie złóż komponenty, zachowując te same warunki eksperymentalne, szczególnie w odniesieniu do odległości i mocy wzbudzenia.Należy pozyskać surowe obrazy leukocytów, korzystając z niestandardowego programu LabVIEW z zastosowaniem tych samych parametrów oprogramowania, które wykorzystano dla fluorescencyjnych mikrokulek. Dane kalibracyjne oraz surowe obrazy leukocytów są następnie wykorzystywane do stworzenia obrazów o wyższej rozdzielczości w programie MATLAB za pomocą przetwarzania cyfrowego. W celach porównawczych przedstawiono tutaj reprezentatywne wyniki obrazowania na chipie z wykorzystaniem soczewki szerokokątnej dla mieszaniny zawierającej zielone fluorescencyjne cząsteczki o rozmiarach 4 µm i 10 µm, powiększenie mikroskopu 10x.Dostarczono również obrazy z obiektywu, które są zgodne z przedstawionymi obrazami fluorescencyjnymi bezsoczewkowymi. Następnie zaprezentowano wyniki bezsoczewkowego obrazowania fluorescencyjnego w szerokim polu widzenia dla mieszaniny zawierającej 10 µm zielone i 10 µm czerwone cząsteczki fluorescencyjne. Obrazy fluorescencyjne bezsoczewkowe stanowią dobre dopasowanie do obrazów tych samych próbek uzyskanych przy użyciu obiektywu mikroskopowego 10x.Rysunek ten przedstawia porównanie wydajności dekonwolucji Lucy'ego-Richardsona oraz próbkowania kompresyjnego opartego na algorytmach dekodowania w obrazowaniu różnych par kuleczek o średnicy 10 µm. Górny rząd ilustruje surowe obrazy fluorescencyjne bezsoczewkowe, w których obrazy wstawkowe pokazują porównania mikroskopowe tych samych cząstek uzyskane przy użyciu obiektywu 10x. Środkowy rząd prezentuje wyniki dekodowania kompresyjnego, natomiast dolny rząd ilustruje wyniki dekonwolucji Lucy'ego-Richardsona. DDCS i DLR odnoszą się odpowiednio do odległości od środka do środka i obrazów mikroskopowych, zdekodowanych obrazów kompresyjnych (CS) oraz obrazów bezsoczewkowych poddanych dekonwolucji LR.Następnie przedstawiono cyfrowe przetwarzanie surowych obrazów soczewki o niższej fluorescencji. W celu uzyskania rozdzielczości przestrzennej poniżej 4 µm zastosowano algorytm oparty na próbkowaniu kompresyjnym, rozdzielając ściśle upakowane pary kulek o średnicy 2 µm. Wstawki prezentują porównania z obiektywu mikroskopu 40x, które są bardzo zgodne z odkodowanymi obrazami fluorescencyjnymi.Tutaj D odnosi się do odległości między środkami na obrazach mikroskopowych. Natomiast DCS odnosi się do odległości między środkami na obrazach z soczewki dekodującej CS, charakteryzujących się mniejszą fluorescencją. Rysunek ten przedstawia wyniki obrazowania bezsoczewkowego fluorescencyjnie znakowanych białych krwinek.Surowe obrazy bezsoczewkowe są szybko dekodowane przy użyciu dekodera opartego na CS, co wykazuje bardzo dobrą zgodność z konwencjonalnym obrazem mikroskopowym tej samej próbki uzyskanym za pomocą obiektywu 10x. Oprócz obrazowania, w razie potrzeby, zdekodowane obiekty fluorescencyjne mogą być również automatycznie zliczane przy użyciu specjalnie opracowanego interfejsu do zastosowań w cytometrii na chipie. Przedstawiono tutaj zaprojektowany na zamówienie, zautomatyzowany interfejs do zliczania obiektów fluorescencyjnych w środowisku Matlab. Zaprezentowano procedurę bezsoczewkowej mikroskopii fluorescencyjnej znakowanych komórek i mikrokulek w polu widzenia o powierzchni ośmiu centymetrów kwadratowych.Jest to porównywalna platforma obrazowania chipowego z szybkim dekoderem kompresyjnym. Znajdzie ona szerokie zastosowanie w cytometrii wysokoprzepustowej, analizie mikrocząsteczek oraz w badaniach nad żywymi komórkami.

lensless-fluorescent-microscopy-on-a-chip

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Mikroskopia fluorescencyjna bez obiektywu na chipie

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

Mikrofluidyczne platformy kropelkowe są obiecującymi narzędziami do eksperymentów wysokoprzepustowych, ponieważ umożliwiają one niskokosztowe generowanie piko-litrowych, samoczynnie odseparowanych komór z częstotliwością rzędu kHz. Dzięki integracji z szybkimi, czułymi i wysokorozdzielczymi metodami spektroskopii fluorescencyjnej, duże ilości informacji generowanych w tych systemach mogą być efektywnie wydobywane, przetwarzane i wykorzystywane.

Metody detekcji fluorescencyjnej dla mikroprzepływowych platform kroplkowych

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

Ten film demonstruje barwienie immunofluorescencyjne neuronów hipokampa szczura hodowanych w mikroprzepływowym chipie do analizy dojrzewania neuronów i połączeń.

Barwienie immunologiczne fluorescencji neuronów hipokampa szczura w chipie mikroprzepływowym

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

Komunikacja międzykomórkowa jest kluczowa dla kontrolowania różnych czynności fizjologicznych wewnątrz i na zewnątrz komórki. W artykule opisano protokół pomiaru czasoprzestrzennego charakteru wydzielin pojedynczych komórek. Aby to osiągnąć, zastosowano podejście multidyscyplinarne, które integruje bezznacznikowe wykrywanie nanoplazmoniczne z obrazowaniem żywych komórek.

Bezznacznikowa technika obrazowania czasoprzestrzennego wydzielin pojedynczych komórek

Przygotowanie funkcjonalizowanych białkiem płaskich dwuwarstw lipidowych na podłożu szklanym, określenie ruchliwości białek w ich obrębie i pomiar gęstości białek jest pokazane tutaj. Nakreślono mapę drogową budowy mikroskopu całkowitego wewnętrznego odbicia z redukcją szumów, który umożliwia wizualizację pojedynczych dwuwarstwowych fluorochromów o wysokiej rozdzielczości czasoprzestrzennej.

Mikroskopia fluorescencyjna pojedynczych cząsteczek na dwuwarstwach podpartych planarnie

Wielokolorowa detekcja fluorescencji w mikrofluidyce kropelkowej zazwyczaj obejmuje nieporęczne i złożone systemy detekcji oparte na mikroskopie epifluorescencyjnym. Tutaj opisujemy kompaktowy i modułowy schemat detekcji wielokolorowej, który wykorzystuje szereg światłowodów do czasowego kodowania wielokolorowych danych zebranych przez pojedynczy fotodetektor.

Wielokolorowa detekcja fluorescencji dla mikrofluidyki kropelkowej z wykorzystaniem światłowodów

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

Obrazowanie spektralne stało się niezawodnym rozwiązaniem do identyfikacji i separacji wielu sygnałów fluorescencyjnych w jednej próbce i może łatwo odróżnić interesujące sygnały od tła lub autofluorescencji. Obrazowanie hiperspektralne ze skanowaniem wzbudzenia ulepsza tę technikę, skracając niezbędny czas akwizycji obrazu przy jednoczesnym zwiększeniu stosunku sygnału do szumu.

Mikroskopia obrazowania hiperspektralnego ze skanowaniem wzbudzenia w celu skutecznego rozróżniania sygnałów fluorescencyjnych

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

Poznaj bezsoczewkową mikroskopię fluorescencyjną na chipie wykorzystującą algorytmy cyfrowe do dekodowania obrazów. Technika umożliwia obrazowanie z rozdzielczością poniżej 4 μm na polu widzenia przekraczającym 8 cm².

Bezosobnikowa mikroskopia fluorescencyjna na chipie

Przeglądaj więcej filmów