Summary

Lensless On-chip Imaging Celler ett nytt verktyg för high-throughput Cell-biologi och medicinsk diagnostik

Published: December 14, 2009
doi:

Summary

Lensfree on-chip-avbildning och karakterisering av celler illustreras. Detta på-chip cell imaging metod ger ett kompakt och kostnadseffektivt verktyg för medicinsk diagnostik och hög genomströmning cell tillämpningar biologi, vilket gör den speciellt lämplig för resurssvaga inställningar.

Abstract

Konventionella optiska mikroskop bild celler med hjälp av objektiva linser som fungerar tillsammans med andra linser och optiska komponenter. Medan ganska effektiva, har detta klassiska synsätt vissa begränsningar för miniatyrisering av att avbilda plattform för att göra den kompatibel med den avancerade toppmoderna i mikrofluidik. I denna rapport presenterar vi experimentella uppgifter om en lensless on-chip bildbehandling konceptet kallas LUCAS (<strong<em> L</em</strong> Ensless<strong<em> U</em</strong> LTRA-brett fält-of-view<strong<em> C</em</strong> Ell övervakning<strong<em> En</em</strong> Rray baserad på<strong<em> S</em</strong> Hadow imaging) som inte kräver någon mikroskop mål eller andra skrymmande optiska komponenter för att bilden en heterogen cell-lösning över ett extremt brett synfält som kan sträcka sig så stor som ~ 18 cm<sup> 2</sup>. Till skillnad från konventionella mikroskop, LUCAS kan bilden en heterogen cell lösning av intresse under en djup-of-området ~ 5 mm utan behov av fokusering vilket motsvarar upp till ca 9 ml provvolym. Denna avbildning plattform registrerar skuggorna (dvs lensless digitala hologram) i varje cell av intresse inom sitt synfält, och automatiserad digital bearbetning av dessa celler skuggor kan avgöra typen, räkna och de relativa positionerna av celler i lösningen. Eftersom den inte kräver någon skrymmande optiska komponenter eller mekaniska scanning skeden det ger en betydligt miniatyriserade plattform som samtidigt minskar kostnaden, vilket är ganska viktigt för särskilt vårdplatsen diagnosverktyg. Dessutom är avbildning genomströmning av denna plattform storleksordningar bättre än konventionella optiska mikroskop, vilket kan vara oerhört värdefullt för hög genomströmning cell-biologi experiment.

Protocol

Här diskuterar vi de experimentella metoder som är involverade i LUCAS [1-3]. För att illustrera proof of concept av LUCAS kommer vi att beskriva imaging process för ett helblodsprov. A. Imaging Set-up LUCAS Imaging plattformen uppvisar betydande fördelar att erbjuda en kostnadseffektiv och kompakt alternativ till befintliga point-of-care Cytometry och medicinska diagnostiska verktyg, särskilt för begränsade resurser inställningar. Hellre än att upptäcka bilden av cell…

Discussion

Vi har visat att LUCAS plattformen exakt kan räkna och identifiera olika micro-objects/cells på ett chip baserat på deras holografiska signaturer, och ger ett lovande verktyg för point-of-care medicinsk diagnostik och hög genomströmning cell-biologi. För korrekt att bearbeta det inspelade holografiska mönster, genomförde vi en egen utvecklad LUCAS beslut programvara. Denna algoritm, som använder en statistisk databas diffraktion bilden skapas genom utbildning av LUCAS bilder, identifierar olika funktioner i ce…

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Charged couple device (CCD)   KODAK KAI-11002  
Charged couple device (CCD)   KODAK KAF-39000  
Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS)   Micron MT9P031  
Xenon Lamp   Newport Corp. Cornerstone T260  
Vacuum pen   Edmund Optics NT57-636  
5, 10, and 20 μm Microbeads   Thermo Scientific 4000 Series  
RPMI   Fisher Scientific 1640  
Pure Eosin Y   Acros Organics MW=691.85  
New Methylene Blue(NMB) Dye   Acros Organics MW=347.90  
Potassium Oxalate Monohydrate   Acros Organics 99.0% Reagent ACS  

References

  1. Seo, S., Su, T., Tseng, D. K., Erlinger, A., Ozcan, A. “Lensfree Holographic Imaging for On-Chip Cytometry and Diagnostics”. Lab Chip. , (2009).
  2. Su, T., Seo, S., Erlinger, A., Ozcan, A. “High-throughput Imaging and Characterization of a Heterogeneous Cell Solution on a Chip” . Biotechnology and Bioengineering. , (2008).
  3. Su, T., Seo, S., Erlinger, A., Ozcan, A. “Multi-color LUCAS: Lensfree on-chip cytometry using tunable monochromatic illumination and digital noise reduction”. Cellular and Molecular Bioengineering. , (2008).

Play Video

Cite This Article
Mudanyali, O., Erlinger, A., Seo, S., Su, T., Tseng, D., Ozcan, A. Lensless On-chip Imaging of Cells Provides a New Tool for High-throughput Cell-Biology and Medical Diagnostics. J. Vis. Exp. (34), e1650, doi:10.3791/1650 (2009).

View Video