휴대 전화에 폭 넓은 분야 형광 현미경과 형광 이미징 유동 세포 계측법
Summary
우리는 컴팩트하고 비용 효율적인 광학 유체 첨부 파일을 사용하여 휴대 전화의 형광 현미경 및 이미징 유동 세포 계측법 도구의 통합에 우리의 최근 결과를 검토합니다. 이 휴대 전화 기반 마이크로 분석 장치는 다음과 같은 자원 제한 설정에서 예를 들어, 물 시료의 높은 처리량 검사를위한뿐만 아니라 다양한 세포 계수 작업을 수행하는 등 cytometric 분석을 위해 유용 할 수 있습니다.
Abstract
형광 현미경과 유동 세포 계측법은 널리 생명 의학 연구 및 임상 진단에서 도구를 사용합니다. 그러나이 장치는 자원 제한 설정에서이를 덜 효율적 만들기, 일반적으로 상대적으로 부피가 큰과 비용이 많이 드는 있습니다. 잠재적으로 이러한 한계를 해결하기 위해, 우리는 최근 소형, 경량, 그리고 비용 효율적인 광학 유체 첨부 파일을 사용하여 셀의 휴대 전화에서 폭 넓은 분야 형광 현미경 및 이미징 유동 세포 계측법 도구의 통합을 보여주고 있습니다. 우리 유동 세포 계측법 디자인에서 휘황 표시된 셀은 기존의 휴대폰 카메라 유닛 위에 위치하는 마이크로 유체 채널을 통해 플러시됩니다. 배터리 전원 발광 다이오드 (LED)가 효과적으로 여기 광이 균일 형광 목표를 자극 안내하는 멀티 모드 판 도파관, 역할이 마이크로 칩의 옆에 엉덩이 커플 링입니다. 휴대 전화 카메라를 통해 흐르는 형광 세포의 시간 경과 영화를 기록이 영화의 디지털 프레임이 관심의 대상 솔루션 내에서 레이블 셀의 개수를 계산하기 위해 처리하는 마이크로 유체 채널. 우리는이 휘황 표시 셀은 예를 들어 두개의 유리 슬라이드 사이에 형광 입자를 sandwiching하고 예를 공간적 해상도를 달성 할 수있는 휴대 전화 카메라를 사용하여 형광 이미지를 캡처하여 정적 모드에서 이미지도 비슷한 광학 유체 디자인을 할 수 있습니다 사용 ~ ~ 81mm 2의 매우 큰 뷰 필드 지난 10 μm. 이 휴대 전화는 형광 이미징 유동 세포 계측법을 기반으로하며 현미경 플랫폼은 CD4 + HIV + 환자의 모니터링을 향해 나 마시는 물에 수 인성 기생충 검출을위한 T 세포의 계산 예를 들어, 특히 자원 제한 설정에 유용 할 수 있습니다.
Introduction
현미경과 흐름 세포 계측법은 널리 생물 의학 및 과학 연구 기술 1-12뿐만 아니라 다양한 세포 유형의 계산 및 특성에 대한 임상 진단을하는 데 사용됩니다. 그러나, 기존의 현미경과 흐름 세포 계측법 장비는 주로 잘 알려진 중앙 실험실로 사용을 제한하는 상대적으로 복잡하고 비싼합니다. 최근 우리는 약속을 보여주는 휴대 전화, 13,14에 통합 된 콤팩트하고 경량 형광 이미징 세포 계측법 및 현미경 장치를 개발 비용 효율적위한 리소스 제한 환경에 형광 현미경, 흐름 세포 계측법 및 관련 마이크로 분석 기법을 번역 세계 보건에 영향을 미치는 다양한 telemedicine 응용 프로그램.
optofluidic 흐름 세포 계측법 구성에서 (예를 들어 그림 1C 및 1D 참조), 맞춤 설계 polydimethysiloxane (PDMS) 기반 마이크로 유체 채널 positione입니다발광 – 다이오드 (LED)이 채널의 가장자리에 엉덩이 연결되는 휴대폰 카메라 유닛, 앞의 D. 이 마이크로 칩은 함께 액체 샘플 내부와, 여기 광이 균일 마이크로 채널 내부의 형광 라벨이 표본을 넣으려고 안내되는 등 광학 유체 평면 도파관 (예를 들어 PDMS – 액체 – PDMS 용으로 구성) 형성한다. 이 표시 객체의 형광 방출, 예를 들어 세포가 추가로 휴대폰 카메라 유닛 후에 바로 위치 추가 렌즈를 통해 이미지로되어 있으며 휴대 전화 보완 금속 – 산화물 – 반도체 (CMOS) 이미지 센서에 매핑됩니다. 형광 방출이 여기 빛의 경로에 수직 수집되어 있기 때문에, 저렴한 플라스틱 흡수 필터는 분산 된 여기 빛을 제거하기에 충분하며, 형광 이미징에 필요한 괜찮은 어두운 필드 배경을 제공 할 수 있습니다. 우리는 이미지 합계에 형광 물체도 비슷한 광학 유체 디자인을 할 수 사용형광 입자가 두 유리 사이에 끼어되는 IC 모드 (그림 1A와 1B 참조), 휴대 전화 CMOS 이미지 입자 계산을위한 센서와에 의해 캡처되어 대신 이러한 형광 입자의 마이크로 유체 채널 및 형광 방출을 통해 유동의 슬라이드 특성. 다른 응용 프로그램 요구 사항, 유동 세포 계측법이나 폭 넓은 분야 형광 현미경에 따라 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 휴대폰 유동 세포 계측법 장치는 희귀 한 셀이나 병원균의 검출을위한 액체 샘플 (몇 ML을 예를 들어)의 큰 볼륨을 검사에 특히 유용 할 수 있습니다.
이 원고에서 우리는 컴팩트하고 비용 효율적인 광학 유체 첨부 파일을 사용하여 휴대 전화의 형광 현미경 및 이미징 유동 세포 계측법 도구의 통합에 최근 결과의 일부를 검토합니다. 이 휴대 전화 기반의 마이크로 분석, 이미징 세포 계측법 및 감지 플랫폼은 다양한 기회를 제공 할 수telemedicine과 포인트의 케어 진단, 특히 세계의 자원 제한된 지역에서 글로벌 건강 문제와의 싸움에 영향을.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 폭 넓은 분야 형광 현미경과 휴대 전화 카메라로 경량 및 소형 광학 유체 첨부 파일을 사용하여 광학 유체 이미징 유동 세포 계측법을 기반으로 휴대 전화에 우리의 최근 결과를 발표했습니다. 이 플랫폼 기술을 사용 우리는 마이크로 입자와 전체 혈액 샘플에 표시 백혈구 등의 형광 개체를 이미지로. 따라서,이 컴팩트하고 비용 효율적인 휴대 전화 기반의 형광 이미징 도구 모음은 CD4에 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A. Ozcan는 굉장히 과학자와 기술자에 대한 대통령 조기 직업 상 (PECASE)의 지원을 인정 육군 연구 사무소 (ARO) 젊은 연구자 상, 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (NSF) 경력 상, 해군 연구 사무소 (ONR) 젊은 연구자 상 보건 국립 연구소 (NIH) 이사, 보건 국립 연구소의 사무실에서 감독의 새로운 혁신 상 DP2OD006427.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cell-phone | Sony | Sony Ericsson Aino | |
| Plano-convex lens | Edmund Optics | # NT45-302 | |
| Aspherical lens | Thorlab | # C230TME-A | |
| Filter | Edmund Optics | #NT54-46 | |
| Blue LED | Digikey | #365-1201-ND | |
| Battery | Digikey | #P032-ND | |
| Polystyrene tube | Fisher Scientific | #05-408-129 | |
| Red blood cell lysing buffer | Sigma Aldrich | R7757 | |
| SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER KIT | Dow Corning | ||
| Red fluorescent beads (10 μm) | Life Technologies | #F8834 | |
| Green fluorescent beads (10 μm) | Life Technologies | #F8836 | |
| SYTO16 nucleic acid fluorescent labeling | Life Technologies | # S7578 |
References
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