Традиционная микроскопия требует использования объективов для увеличения образцов и может включать многочисленные оптические компоненты, такие как дополнительные объективы, фильтры и зеркала, для преломления и направления света на оптические датчики. В августовском выпуске JoVE (Journal of Visualized Experiments) за 2012 год представлена третья публикация лаборатории Озicana (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе), посвященная разработанной ими инновационной платформе для безлинзовой микроскопии «на чипе».
В 2009 году лаборатория Озкан опубликовала свою первую статью, в которой была продемонстрирована возможность использования безлинзовой платформы визуализации для получения изображений клеток в цельной крови. Данный метод визуализации предполагает размещение образца непосредственно на матрице оптоэлектронных датчиков, таких как ПЗС- (CCD) или КМОП- (CMOS) чипы, используемые в стандартных видеокамерах. Затем светодиодное освещение сверху проецирует тени на чип, которые регистрируются в виде цифровых голограмм, пригодных для последующей обработки изображений. Эта безлинзовая система визуализации не только обеспечивает чрезвычайно большое поле зрения (FOV от 0,6 до 8 cm2), но и благодаря отсутствию громоздких оптических компонентов отлично подходит для применения в микрофлюидике. Группа Озкан демонстрирует это в своей последующей статье в JoVE за 2011 год, в которой представлены изображения флуоресцентно меченных лейкоцитов внутри микрофлюидного чипа.
В августовском выпуске JoVE группа Озкана демонстрирует дальнейшие достижения в разработке своей платформы безлинзовой микроскопии, применяя ее для томографической визуализации нематоды C. elegans. Изменяя угол освещения с помощью моторизованного поворотного столика, группа Озкана показывает, как для образца можно создать несколько голографических срезов, которые после обработки могут быть объединены в томограммы. Группа Озкана подтверждает успешность 3D-реконструкции червя, указывая на то, что глоточная трубка — структура толщиной 5 мкм — видна только на отдельном срезе и на реконструированном 3D-поперечном сечении.
Компактность и доступная стоимость систем безлинзовой визуализации, разработанных и собранных группой Озкана, делают их отлично подходящими для диагностических приложений по месту оказания медицинской помощи или даже для микроскопии на базе мобильных телефонов, которую можно проводить в полевых условиях.
В Клинике и исследовательском центре имени Эрнеста Галло Калифорнийского университета в Сан-Франциско JoVE демонстрирует, как визуализировать морфологические изменения в отдельных клетках с помощью трехмерной флуоресцентной микроскопии и компьютерного анализа. В ходе данной процедуры клетки подвергаются воздействию агониста, антагониста совместно с агонистом либо не подвергаются лечению, после чего подготавливаются для иммунофлуоресцентной микроскопии. Трехмерные изображения регистрируются с помощью двухфотонной лазерной системы, а данные флуоресценции обрабатываются на компьютере с использованием программ Imaris и Matlab.
Чтобы продемонстрировать эффективность данного метода, авторы количественно оценивают фенотипические изменения на уровне отдельных клеток в трансфицированных клетках HEK293. Трехмерный морфометрический анализ выявляет значительные изменения в клетках, подвергнутых воздействию агониста. Эти изменения не всегда заметны при использовании традиционного 2D-анализа. Данный метод позволяет количественно оценивать и характеризовать морфологические изменения отдельных клеток в ответ на фармакологические стимулы, предоставляя мощный новый инструмент оценки для исследований в области разработки лекарственных препаратов.
В этом месяце в JoVE Applied Physics мы отправляемся в Южную Каролину, чтобы посетить Школу материаловедения и инженерии Университета Клемсона. Здесь исследователи покажут нам, как конструировать литиевые батареи для лабораторных исследований.
Основными компонентами литиевого кнопочного элемента являются рабочий электрод, литиевый электролит и противоэлектрод из литиевой фольги. Различные компоненты кнопочного элемента тщательно собираются и герметизируются с помощью кримперного станка. Готовый кнопочный элемент затем может быть охарактеризован с помощью тестера аккумуляторов. Используя изготовленные самостоятельно кнопочные элементы, исследователи могут экспериментировать с различными материалами для создания катодов литиевых кнопочных элементов.
В этом месяце в JoVE Immunology and Infection мы отправляемся в Базель, Швейцария, чтобы ознакомиться с двумя методами диагностики гельминтозов. Мы также увидим, как исследователи проводят тест «челночный бег» среди детей для оценки влияния этих инфекций на физическую форму.
Гельминты — это паразитические черви, которые могут обитать в организме человека и животных. Многие виды поражают кишечный тракт и могут передаваться через почву. Авторы демонстрируют метод Като-Каца, который используется для диагностики нескольких распространенных гельминтозов, передающихся через почву. Они также демонстрируют метод Беэрмана, в котором свет используется для стимуляции миграции определенных типов фототаксических гельминтов из образцов. После этого различные виды гельминтов могут быть определены на основании их морфологии.
Затем авторы демонстрируют, как подготовить и провести тест челночного бега на 20 метров для детей, а также как измерить влияние гельминтозов на физическую форму. Этот метод может помочь определить истинную степень воздействия геогельминтозов на общее состояние здоровья.
В этом кратком обзоре представлены лишь некоторые заметные видеостатьи, которые выйдут в августе. Мы также представим статьи, демонстрирующие методы экспрессии генов в среднем мозге эмбриона цыпленка, изучения трансмиграции нейтрофилов в камерах с параллельным потоком, выстланных эндотелиальными клетками, и точного измерения протеолитической деградации внеклеточного матрикса.