Yazarlar mikrobiyolojik hazırlanması ile yardım için Linda Turner teşekkür ederim. RZ ve LGW Harvard ve CGB de Rowland Enstitüsü tarafından finanse edilmiştir Sınırlar Programı, Brezilya (Süreç # 7340-11-7) olmadan CAPES Vakfın bilgin, Bilim olarak finanse edildi

1.. Kurulum ve Veri Toplama <ol><li> Donmuş stokta 22 Streptococcus suşu V4051-197 KTY ortamda (düz yüzme) hücreleri bir kültür büyütün. Doymaya değin, 35 ° C ve 150 rpm&#39;de gece boyunca, döner bir çalkalayıcı içinde inkübe edin. </li><li> Doymuş kültürünün 500 ul taze ortam KTY 10 ml inoküle. Hücreler, λ = 600 nm (yaklaşık olarak 5 x 10 8 hücre / ml), yaklaşık 1.0 &#39;lik bir optik yoğunluğa ulaşana kadar 35 ° C ve 150 rpm&#39;de bir başka 3.5 saat boyunca inkübe edin. </li><li> Hareketli hücrelerin nihai konsantrasyon elde etmek üzere, taze ortam içinde 1:400 seyreltin. </li><li> Bir mikroskop lamı üzerinde, yüksekliği yaklaşık 1 mm (örneğin vazelin ile dolu bir şırıngadan) yağ bir halka yapmak ve merkezinde, numune çözeltisinin bir damla yerleştirin. Mühürlemek için kenarlarda ve üst pres hafifçe üzerinde bir cam kapak koyun, bu sıvı sağlanması slayt ve kapak camı hem de temas halindedir. Elde edilen numune odası arou olmalıdırderinlemesine nd 100-200 um. </li><li> Cam ve lens arasındaki yağın içinde hava kabarcıklarının oluşumunu önlemek için, dikkatli bir şekilde cam kapak aşağı bakacak şekilde mikroskop örnek odasına yerleştirin ve. </li><li> Örnek odasının alt yüzeyinde Odak mikroskop ve odak kondenseri getir. </li><li> Standart aydınlatmasını kapatın ve mikroskop kondansatör diyafram arkasındaki LED kafasını yerleştirin. Maksimum çıkış için LED güç kaynağını ayarlayın. </li><li> Onun verdiği ölçüde kondansatör açıklığı kapatmak ve gerekirse aydınlatma objektif lens açıklığı merkezli kadar, kendi montaj LED dürtmek. </li><li> Bilgisayar ve fotoğraf makinesini açın ve mikroskop kamera bağlantı noktasına tüm ışık yönlendirmek. Görüntü alma yazılımı kare hızını ve görüntü boyutunu ayarlayın. </li><li> Hala iyi kontrast koruyarak mümkün olduğunca kare pozlama süresi kısa olun. Görüntü doygunluğuyla olmadığından emin olmak için bir görüntü yoğunluk histogramı edinted veya altında maruz. </li><li> Gerekirse ilgi amacı, hafif (tipik olarak 10-30 um) tarafından defocused, böylece mikroskop yönlendirmesi. Nesne ve odak düzlemi (yani odak düzlemi numune bölmesi içinde yer alması) aynı ortam içinde olmalıdır. </li></ol> 2. Yeniden yapılanma Veri işleme ilk adım sayısal görüntülerin bir yığın üreten, farklı derinliklerde bir dizi bir video karesini yönlendirmesi olduğunu. : Bu yapmak için kullanıcı-dostu yazılım burada bulunabilir <a href="http://www.rowland.harvard.edu/rjf/wilson/Downloads.html">http://www.rowland.harvard.edu/rjf/wilson/Downloads.html</a> (ters bir mikroskop kullanılarak elde ve 60X yağ daldırma objektif lens) örnek resimlerle birlikte ve ray için bir sahne dosya render takip. <ol><li> Arayüzünde ilgili kutulara girdi ilgi çerçeve ve ayrı görüntü dosyaları olarak ilgili arka plan,. Bir arka plan görüntüsü bir çerçeve f olduğunuairly hologram yokluğunda, videonun arka temsil eder ve hologram lokalizasyonu ve analiz müdahale edebilecek herhangi bir sabit biçimli gürültüyü bastırmak için kullanılacaktır. </li><li> Programı çalıştırmadan önce ekranın sol tarafta küresel ayarları kutularının içine değerleri girin. İlk üç çıkış yığın parametreler şunlardır: İlk çerçevenin eksenel pozisyonu (&#39;odak başlat&#39;); yeniden yığını dilim sayısı (&#39;adımların sayısı&#39;); yığını her dilim arasındaki eksenel mesafe (&#39;Adım boyutu&#39;) . </li><li> Doğru oranlarda nesneleri yeniden inşa etmek için, adım büyüklüğü yanal piksel aralığı olarak aynı boyutta olmalıdır. Son iki kutularına &#39;Pixel / mikron&#39; kutusuna, aydınlatma dalga boyu ve orta kırılma indeksi kameranın yan örnekleme frekansını (1/pixel aralık) girin. Programın varsayılan değerleri örnek verileri yeniden inşa için uygun bulunmaktadır. </li><li> &#39;Flip Z-degrade&#39; düğmesine basarsanız obje merkezict hologram karanlık (örneğin çerçeve 2005 ve daha fazla bilgi için tartışma bölümüne bakınız). </li><li> Açık / kapalı durumunu bant geçiren filtre edin (varsayılan açık). Gradient-çevirme düğmesi altında bir kutuda yer alan bu isteğe bağlı bant geçiş filtresi, gürültülü piksel katkı bastırılması için sorumludur. Bant geçiren filtre hemen nesilden sonra her görüntü dilim uygulanır. </li><li> / Kapama devletler (varsayılan üzerinde) ara çıkış anahtarı kontrol edin. Intermediate analizi adımları sıkıştırılmamış olarak, iki çıkış videoları yazılır avi dosyaları:. Ilk refocused yığını (&#39;_stack.avi&#39; ile biten dosya adı), ikinci eksenel degrade işleminden sonra yığını (dosya adı biten &#39;olduğunu _gradient.avi &#39;). İdeal olarak, bu ikinci yığın ilgi nesne karanlık bir arka plana karşı parlak bir nesne olarak vurgulanır içerecektir. </li><li> Ana pencerede tüm parametreleri, basın &#39;Çalıştır&#39; ayarladıktan sonra. Seçilen çerçeve yazılımın ana kutusunda belirecektir. </li><li> Kullanım(sol klik) yakınlaştırma ve (+ sol klik shift) uzaklaştırmak için görüntünün sol araç çubuğunda bulunan büyüteç aracı. Faiz (ROI) bir bölge seçmek için araç çubuğundaki dikdörtgen aracını kullanın. Bu yeniden optimize eder gibi, dikdörtgenin içinde mümkün olduğunca Hologramın saçaklar gibi birçok yakalayın. </li><li> İki görüntü yığınları oluşturmak için &#39;Süreç&#39; düğmesine basınız. (Adresinden ücretsiz temin edilebilir ImageJ kullanılarak elde edilen yığınlarını kontrol edin <a href="http://rsb.info.nih.gov/ij/">http://rsb.info.nih.gov/ij/</a> ). Ilgi nesnesi açıkça degrade görüntü yığını görülebilir ise, nesne koordinatlarını çıkarmak için bir sonraki adıma geçin. </li></ol> 3. Sıva <ol><li> Çerçeve refocusing Ayrıca bu program x, y, z ilgi nesnesine her vokselın koordinatlarını bulabilirsiniz. Bu işlevi etkinleştirmek için &#39;Feature Extraction&#39; düğmesine basın. </li><li> Için, ( ev output.inc: c örneğin) uzantısı içeren bir yol girinçıktı dosyası düzenler. &#39;Çıkış stilini koordinat&#39; kutusunda &#39;POV-Ray stili seçin. Bu program, (elde edilebilir serbest POV-Ray ışınizlemeyle yazılım paketi kullanılarak görüntülendi edilebilir bir nesne dosyası yazmasına neden <a href="http://www.povray.org/">http://www.povray.org/</a> ). </li><li> Yukarıda 2. bölümde olduğu gibi görüntüleri reprocess. Program &#39;Çıktı koordinat kutusuna dosya adının yazılı (x, y, z) bir dizi seçilen ROI koordinatlarını sağlayacaktır. Nesne koordinatları çıkarımı yığını nesil önemli ölçüde daha uzun sürer. </li><li> Koordinatlar sadece üretilen dosyası olarak (yeniden kodu ile birlikte) örnek POV-Ray dosyası aynı klasörde olduğundan emin olun. Örnek. Pov dosyasını düzenleyin ve hat üzerinde tırnak içinde dosya adını değiştirin # &quot;MYFILE.inc arasında&quot; rekonstrüksiyon kod tarafından oluşturulan veri dosyasının adı ile. </li><li> Bir bitmap görüntüsünü işlemek için POV-Ray &#39;Çalıştır&#39; düğmesine tıklayın. To kamera konumu, aydınlatma ve doku seçenekleri POV-Ray mümkün özelleştirmeleri sadece birkaçı; ayrıntılar için çevrimiçi belgelere bakın. </li></ol>

<ol>
	<li>Xu, W., Jericho, M. H., Meinertzhagen, I. A., Kreuzer, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+in-line+holography+for+biological+applications.">Digital in-line holography for biological applications.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98 (20), 11301-11305 (2001).</li><li>Sheng, J., Malkiel, E., Katz, J., Adolf, J., Belas, R., Place, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+holographic+microscopy+reveals+prey-induced+changes+in+swimming+behavior+of+predatory+dinoflagellates.">Digital holographic microscopy reveals prey-induced changes in swimming behavior of predatory dinoflagellates.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 17512-17517 (2007).</li><li>Lee, S. H., Roichman, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+and+tracking+single+colloidal+particles+with+video+holographic+microscopy.">Characterizing and tracking single colloidal particles with video holographic microscopy.</a> Opt. Express. 15 (26), 18275-18282 (2007).</li><li>Fung, J., Martin, K. E., Perry, R. W., Katz, D. M., McGorty, R., Manoharan, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+translational,+rotational,+and+vibrational+dynamics+in+colloids+with+digital+holographic+microscopy.">Measuring translational, rotational, and vibrational dynamics in colloids with digital holographic microscopy.</a> Opt. Express. 19 (9), 8051-8065 (2011).</li><li>Lee, S. H., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographic+microscopy+of+holographically+trapped+three-dimensional+structures.">Holographic microscopy of holographically trapped three-dimensional structures.</a> Opt. Express. 15 (4), 1505-1512 (2007).</li><li>Kim, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+and+techniques+of+digital+holographic+microscopy.">Principles and techniques of digital holographic microscopy.</a> SPIE Rev. 1, 018005 (2010).</li><li>Corkidi, G., Taboada, B., Wood, C. D., Guerrero, A., Darszon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+sperm+in+three-dimensions.">Tracking sperm in three-dimensions.</a> Biochem. Biophys. Res. Comm. 373, 125-129 (2008).</li><li>Santi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+Sheet+Fluorescence+Microscopy+:+A+Review.">Light Sheet Fluorescence Microscopy : A Review.</a> J. Histochem. Cytochem. 59, 129-138 (2011).</li><li>van Blaaderen, A., Wiltzius, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Real-Space Structure of Colloidal Hard-Sphere Glasses. Science. 270, 1177-1179 (1990).</li><li>Besseling, R., Weeks, E. R., Schofield, A. B., Poon, W. C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Imaging+of+Colloidal+Glasses+under+Steady+Shear.">Three-Dimensional Imaging of Colloidal Glasses under Steady Shear.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 028301 (2007).</li><li>Schall, P., Weitz, D., Spaepen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Rearrangements+That+Govern+Flow+in+Colloidal+Glasses.">Structural Rearrangements That Govern Flow in Colloidal Glasses.</a> Science. 318, 1895-1899 (2007).</li><li>Rosen, J., Brooker, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+incoherent+color+holography.">Fluorescence incoherent color holography.</a> Opt. Exp. 15, 2244-2250 (2007).</li><li>Jericho, M. H., Kreuzer, H. J., Kanka, M., Riesenberg, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+phase+and+refractive+index+measurements+with+point-source+digital+in-line+holographic+microscopy.">Quantitative phase and refractive index measurements with point-source digital in-line holographic microscopy.</a> Appl. Opt. 51 (10), 1503-1515 (2012).</li><li>Mudanyali, O., Erlinger, A., Seo, S., Su, T., Ozcan, D. T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lensless+On-chip+Imaging+of+Cells+Provides+a+New+Tool+for+High-throughput+Cell-Biology+and+Medical.">Lensless On-chip Imaging of Cells Provides a New Tool for High-throughput Cell-Biology and Medical.</a> J. Vis. Exp. 34, (2009).</li><li>Langehanenberg, P., Kemper, B., Dirksen, D., von Bally, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autofocusing+in+digital+holographic+phase+contrast+microscopy+on+pure+phase+objects+for+live+cell+imaging.">Autofocusing in digital holographic phase contrast microscopy on pure phase objects for live cell imaging.</a> Appl. Opt. 47 (19), (2008).</li><li>Elliot, M. S., Poon, W. C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conventional+optical+microscopy+of+colloidal+suspensions.">Conventional optical microscopy of colloidal suspensions.</a> Adv. Coll. Interf. Sci. 92, 133-194 (2001).</li><li>Agero, U., Monken, C. H., Ropert, C., Gazzinelli, R. T., Mesquita, O. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+surface+fluctuations+studied+with+defocusing+microscopy.">Cell surface fluctuations studied with defocusing microscopy.</a> Phys. Rev. E. 67, 051904 (2003).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Optics, 6th Ed. , (1998).</li><li>Wilson, L., Zhang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Localization+of+weak+scatterers+in+digital+holographic+microscopy+using+Rayleigh-Sommerfeld+back-propagation.">3D Localization of weak scatterers in digital holographic microscopy using Rayleigh-Sommerfeld back-propagation.</a> Opt. Express. 20, 16735-16744 (2012).</li><li>Bohren, C., Huffman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Absorption and Scattering of Light by Small Particles. , (1983).</li><li>Balaev, A. E., Dvoretski, K. N., Doubrovski, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refractive+index+of+escherichia+coli+cells.">Refractive index of escherichia coli cells.</a> Saratov Fall Meeting 2001: Optical Technologies in Biophysics and Medicine III. 4707 (1), 253-260 (2002).</li><li>Berg, H. C., Manson, M. D., Conley, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+and+Energetics+of+Flagellar+Rotation+in+Bacteria.">Dynamics and Energetics of Flagellar Rotation in Bacteria.</a> Symp. Soc. Exp. Biol. 35, 1-31 (1982).</li><li>Garcia-Sucerquia, J., Xu, W., Jericho, S. K., Klages, P., Jericho, M. H., Kreuzer, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+in-line+holographic+microscopy.">Digital in-line holographic microscopy.</a> Appl. Optics. 45 (5), 836-850 (2006).</li><li>Restrepo, J. F., Garcia-Sucerquia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnified+reconstruction+of+digitally+recorded+holograms+by+Fresnel-Bluestein+transform.">Magnified reconstruction of digitally recorded holograms by Fresnel-Bluestein transform.</a> Appl. Optics. 49 (33), 6430-6435 (2010).</li><li>Dubois, F., Joannes, L., Legros, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+three-dimensional+imaging+with+a+digital+holography+microscope+with+a+source+of+partial+spatial+coherence.">Improved three-dimensional imaging with a digital holography microscope with a source of partial spatial coherence.</a> Appl. Optics. 38 (34), 7085-7094 (1999).</li><li>Kanka, M., Riesenberg, R., Petruck, P., Graulig, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+(NA=0.8)+in+lensless+in-line+holographic+microscopy+with+glass+sample+carriers.">High resolution (NA=0.8) in lensless in-line holographic microscopy with glass sample carriers.</a> Opt. Lett. 36 (18), 3651-3653 (2011).</li><li>Dubois, F., Requena, M. L., Minetti, C., Monnom, O., Istasse, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial+spatial+coherence+effects+in+digital+holographic+microscopy+with+a+laser+source.">Partial spatial coherence effects in digital holographic microscopy with a laser source.</a> Appl. Optics. 43 (5), 1131-1139 (2004).</li><li>Magariyama, Y., Sugiyama, S., Muramoto, K., Kawagishi, I., Imae, Y., Kudo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+measurement+of+bacterial+flagellar+rotation+rate+and+swimming+speed.">Simultaneous measurement of bacterial flagellar rotation rate and swimming speed.</a> Biophysical Journal. 69 (5), 2154-2162 (1995).</li><li>Berg, H. C., Brown, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotaxis+in+Escherichia+coli+analysed+by+three-dimensional+tracking.">Chemotaxis in Escherichia coli analysed by three-dimensional tracking.</a> Nature. 239 (5374), 500-504 (1972).</li><li>Brooker, G., Siegel, N., Wang, V., Rosen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+resolution+in+Fresnel+incoherent+correlation+holographic+fluorescence+microscopy.">Optimal resolution in Fresnel incoherent correlation holographic fluorescence microscopy.</a> Opt. Express. 19 (6), 5047-5062 (2011).</li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Bu deney protokolünde en önemli adım, istikrarlı bir deney düzeneği görüntülerin doğru yakalama olduğunu. Fakir arka plan verileri ile, yüksek sadakat yeniden imkansız yanında. Bu oluşturulan görüntüyü düşürebilir gibi, (objektif arkasına bakarak koyu halka gibi görünen) bir iç faz kontrast elemanı ile objektif lens önlemek için de önemlidir. Ilgi nesnesi sapma saçaklar birkaç çift (uygun bir sezgisel defocused desen odaklanılan nesnenin 10 katı lineer boyut var görünüyor olmasıdı...

Dijital inline holografik mikroskobu (DIHM) yüzme mikroorganizmalar 1,2 ve standart bir mikroskop kurulum minimal değişiklik ile yumuşak madde sistemleri 3,4 gibi mikroskobik örneklerin, hızlı üç boyutlu görüntüleme sağlar. Bu yazıda DIHM bir pedagojik gösteri laboratuarımızda geliştirilen yazılım etrafında merkezli sağlanır. Bu kağıt, mikroskop kurmak veri toplama, optimize ve üç-boyutlu veri yeniden kaydedilen görüntüleri işlemek için nasıl bir açıklamasını içerir. Ve örnek görüntüleri (DG Grier ve diğerleri 5 tarafından geliştirilen yazılım kısmen dayalı) Yazılım sitemizde serbestçe kullanılabilir. Bir tanımı, mikroskop konfigüre hologramlar üç boyutlu hacimli ve yazılım paketini yeniden uzanan bir serbest ışın kullanarak, ilgi konusu edilen miktarlar işlemek için gerekli olan adımların sağlanmaktadır. Kağıt rekonstrüksiyon kalitesini etkileyen faktörlerin tartışılması ile sona eriyorVe rekabet yöntemleri ile DIHM karşılaştırılması. DIHM (Kim 6&#39;ya bakınız, ilkeleri ve gelişimi genel bir inceleme için) bir süre önce tanımlanmış olmasına rağmen, gerekli işlem gücü ve görüntü işleme uzmanlığı, şimdiye kadar büyük ölçüde alet gelişimine odaklanarak uzman araştırma gruplarının kullanımını kısıtladı. Bu durum, bilgisayar ve kamera teknolojisindeki son gelişmeler ışığında değişiyor. Modern masaüstü bilgisayarlar kolayca işleme ve veri depolama gereksinimleri ile başa çıkabilir; CCD veya CMOS kamera çoğu mikroskopi laboratuarlarında mevcut olan ve gerekli yazılım tekniği geliştirerek zaman yatırım grupları tarafından internette serbestçe kullanılabilir yapılıyor. Çeşitli yöntemler üç boyutlu bir numune hacmi içinde mikroskobik nesnelerin görüntülenmesi için yapılandırma önerilmiştir. Bunların çoğu görüntülerin bir yığın m tarafından kaydedilmiş olduğu, teknikleri 7,8 taradığınızechanically numune boyunca görüntü düzlemi çeviri. Tarama konfokal floresan mikroskopi belki de en tanıdık örneğidir. Tipik olarak, bir flüoresan boya örnek kontrast kabul edilebilir bir düzeyini elde etmek amacıyla bir faz nesnesine ilave edildi ve konfokal uzaysal düzenleme floresan emisyonu lokalize etmek için kullanılır. Bu yöntem, kalabalık sistemlerinin 9-11 üç boyutlu dinamikleri erişilmesine izin kolloid bilimi, örneğin önemli gelişmeler, yol açmıştır. Etiketleme kullanımı floresan konfokal mikroskopi ve DIHM arasında önemli bir fark olduğunu, ancak iki teknikleri diğer özellikleri karşılaştırarak değer. DIHM cihaz hiçbir hareketli parça vardır ki önemli bir hız avantajı vardır. Konfokal sistemlerde mekanik tarama aynalar veri toplama hızı üzerinde bir üst sınır koymanız - 512 x 512 piksel görüntü tipik olarak yaklaşık 30 kare / sn. Farklı odak düzlemleri tür görüntülerin bir yığın fiziksel transl elde edilebilir30 çerçeve yığını için saniyede yaklaşık bir hacim son bir yakalama oranı ile önde gelen çerçeveler arasında örnek sahne veya objektif lens ating. Buna karşılık, modern bir CMOS kamera dayalı bir holografik sistem aynı görüntü boyutu ve çözünürlüğü 2,000 kare / sn yakalayabilir, her çerçeve örnek hacmi bağımsız bir anlık vermek `çevrimdışı &#39;işlenir. Yinelemek için: Sistem bir flüoresan konu 12 holografik yeniden gerçekleştirir geliştirilmiştir, ancak floresan örnekleri, DIHM için gerekli değildir. Yanı sıra üç-boyutlu ses bilgileri, DIHM da, niceliksel Faz kontrast görüntüleri 13 sağlamak için kullanılabilir, ancak burada tartışma kapsamı dışındadır. Ham DIHM veri görüntüleri iki boyutlu ve bazı bakımlardan odak dışında da olsa, standart mikroskop görüntüleri benziyor. DIHM ve standart aydınlık alan mikroskobu arasındaki temel fark, nesneleri çevreleyen kırınım halkaları yatıyor in görüş alanı, bu aydınlatma doğasına bağlıdır. Genellikle bir LED veya lazer - DIHM parlak alanında daha tutarlı bir kaynak gerektirir. Hologramın in kırılma halkalar, üç boyutlu bir görüntüyü yeniden oluşturmak için gerekli bilgileri içerir. Direkt bağlantı ve sayısal odaklanma; DIHM verileri yorumlama iki temel yaklaşım vardır. İlk yaklaşım önceden 3,4 in kırınım deseninin matematiksel bir şekilde bilindiği durumlarda geçerli olup, bu durum küreler, silindirler, ve yarı düzlem engeller gibi basit bir nesne küçük bir avuç karşılanmaktadır. Doğrudan bağlantı, aynı zamanda nesnenin eksenel konumu bilindiği durumlarda uygulanabilir ve görüntü görüntü şablonları 14 bir indeks tablosu kullanılarak monte edilebilir. İkinci yaklaşım (sayısal odaklanma) çok daha genel ve sayısal optik alanını yeniden iki boyutlu hologram görüntüde kırılma halkaları kullanarak dayanırörnek hacmi boyunca (keyfi aralıklı) odak düzlemleri bir dizi. Birkaç ilgili yöntemler bu 6 yapmak için vardır; Lee ve Grier 5 tarafından açıklandığı gibi bu iş geri yayılım tekniği Rayleigh-Sommerfeld kullanır. Bu prosedürün sonucu elle mikroskop odak düzlemi (dolayısıyla ismi `sayısal odaklanma &#39;) değişen etkisini çoğaltmak görüntülerin bir yığını. Görüntülerin bir yığın elde edildikten sonra, odak hacmindeki konunun bir pozisyonda olması gerekir. Örneğin yerel yoğunluk varyans veya uzaysal frekans içeriği gibi görüntü analizi sezgisel tarama, bir dizi, numunede 15 farklı noktalarda odak keskinliğini ölçmek için sunulmuştur. Belirli bir görüntü ekranı metrik (ya da en aza indirilmesi) halinde, her bir durumda, nesne odak olarak kabul edilir. Bir nesne &#39;odak&#39; olduğu belirli bir odak düzlemi tespit etmeye, diğer programları aksine, bu çalışmada yöntem p dışarı alırodak düzlemleri geniş bir yelpazesinde uzatabilir ilgi nesnenin içinde yalan oints. Bu yaklaşım, geniş bir konu yelpazesi için geçerlidir ve bu çubuk-şekilli kolloidler, bakteri ya da ökariyotik zincirleri flagella&#39;nın olarak genişletilmiş, zayıf dağılma numunelerinin (faz nesneler) için özellikle uygundur. Nesne odak düzlemi geçer bu tür örneklerde görüntü kontrastı değiştirir, bu yüzden, diğer yandan ise, nesne, odak düzlemi ve koyu merkezi bir tarafında ise bir görüntü odak dışı bir açık merkezi vardır. Onlar odak düzlemi tam olarak yalan zaman saf faz nesneler hiçbir kontrast biraz var. Kontrast inversiyon Bu olgu diğer yazarlar 16,17 tarafından tartışılan ve anomali nedeniyle 18 Gouy aşamasına eninde sonunda olmuştur. Bu başka bir yerde, tekniğin sınırları değerlendirildiği holografi bağlamda daha titiz bir zemine koymak olmuştur; pozisyonda tipik belirsizlik EAC 150 nm (yaklaşık bir piksel) mertebesinde olanh yönü 19. Gouy faz anomali yöntem üç boyutlu genişletilmiş nesnelerin yapısını belirlemek için birkaç iyi tanımlanmış DIHM şekillerinden biridir, ama yine de bazı nesneler yeniden sorunludur. (Kameraya göstererek) optik eksen boyunca doğrudan yalan nesneleri doğru yeniden zordur; nesnenin uzunluğu ve pozisyonda belirsizlikler büyük olur. Bu sınırlamanın nedeni hologramı (kamera kaydedebilirsiniz farklı gri seviyelerinin sayısı) kayıt piksel kısıtlı bit derinliğe parçası. Ilgi konusu nesne odak düzlemine çok yakın olduğunda, bir başka sorunlu yapılandırma ortaya çıkar. Bu durumda, nesnenin gerçek ve sanal görüntüleri yorumlamak zordur karmaşık optik alanlar oluşturacak şekilde, yakın yeniden inşa edilir. Burada ikinci, biraz daha az önemli husustur çıkan kırınım saçakları bu iri taneli INF görüntü sensörünün daha az işgal ve olduğunuormation yoksul kaliteli yeniden yol açar. Uygulamada, basit bir gradyan filtre aydınlatma yön boyunca kuvvetli yoğunluk ters çevirmeyi tespit etmek için üç boyutlu bir yeniden hacim uygulanır. Yoğunluğu koyu, ya da tam tersi ışıktan hızlı bir şekilde değişir bölgeler, daha sonra saçılma bölgelerle ilişkilidir. Bu bireysel katkıları toplamı kolaylıkla Rayleigh-Sommerfeld&#39;in geri yayılım yöntemi kullanılarak çevrilir toplam saçılan alanı vermek için zayıf-saçılım nesneler de bu tür elementlerin 20 bir noninteracting topluluğu olarak tarif edilir. Bu yazıda, eksenel yoğunluk gradyan tekniği Streptococcus hücrelerinin bir zincir uygulanır. Hücre gövdeleri faz nesnelerdir (türler E. coli, bir dalga boyu λ = 589 nm&#39;de 1.384 olduğu 21, ölçülen bir kırılma indeksine sahiptir, Streptococcus soyu benzer olması muhtemeldir) ve bağlı lekeler yüksek yoğunluklu bir zincir olarak görünür incidegrade filtre sonra e örnek hacmi uygulanmıştır. Bu hacim, süzüldü uygulanan standart eşik ve özellik çıkartma yöntemleri hücreleri içinde bu bölgeye tekabül eden hacim pikseller (vokseller) ekstraksiyonunu sağlar. Bu yöntemin özel bir avantajı, eksenel yönde bir nesnenin konumunun açık yeniden izin vermektedir. Benzer yöntemler (en azından, bir mikroskop objektif aracılığıyla görüntülü nesneye yakın olan rekor hologramlar,) bu deplasman işareti belirlemek mümkün olmaktan muzdarip. Rayleigh-Sommerfeld&#39;in rekonstrüksiyon yöntemi de olsa imzalamak bağımsız, bu anlamda, degrade operasyon bize odak düzlemi üzerinde ve altında zayıf faz nesneler arasında ayrım sağlar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="780">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:180px;">Nikon Eclipse Ti-E inverted microscope</td>
			<td style="width:187px;">Nikon Corp.</td>
			<td style="width:147px;"> </td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:180px;">LED</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:147px;">M660L3</td>
			<td style="width:267px;">emission wavelength &#955;=660 nm, linewidth approximately 20 nm </td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:180px;">LED power supply</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:147px;">LEDD1B</td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:180px;">Thread Adapter</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:147px;">SM2T2</td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:180px;">Thread Adapter</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:147px;">SM1A2</td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:180px;">Frame Grabber board</td>
			<td style="width:187px;">EPIX </td>
			<td style="width:147px;">PIXCI E4 </td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:180px;">High-Speed CMOS camera</td>
			<td style="width:187px;">Mikrotron</td>
			<td style="width:147px;">MC-1362</td>
			<td style="width:267px;"> </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

digital inline holographic microscopy (dihm) of weakly-scattering subjects

Bu kadar küçük kolloidal parçacıkları ve en biyolojik hücreleri gibi hafif-saçılma nesneler, mikroskopi sıkça karşılaşılmaktadır. Nitekim, çeşitli teknikler daha iyi, bu faz nesneleri görselleştirmek için geliştirilmiştir; faz kontrast ve DIC kontrast arttırmak için en popüler yöntemler arasında bulunmaktadır. Ancak, out-of-görüntüleme-düzlem yönünde kayıt konumu ve şekli zorlu kalır. Bu rapor doğru dijital inline holografik mikroskobu (DIHM) kullanarak, konumu ve üç boyutlu nesnelerin geometrisini belirlemek için basit bir deneysel yöntem sunar. Genel olarak, ulaşılabilir örnek hacmi yanal doğrultuda kamera sensörü boyutu ve eksenel yönde aydınlatma uyum ile tanımlanır. Tipik örnek hacimleri LED aydınlatma kullanılarak 200 um x 200 um x 200 um dan, değişir5 mm x 5 mm x 5 mm veya daha büyük bir lazer ışığın kullanımı. Düzlem dalgalar örnek üzerinde olay böylece bu aydınlatma ışığı yapılandırılır. Numune hacmi nesneler daha sonra aydınlatma yönüne dik girişim desen oluşturulması için unscattered ışık ile etkileşime giren ışığı dağıtır. Bu görüntü (hologram) üç boyutlu rekonstrüksiyon için gerekli derinlik bilgileri içerir, ve böyle bir CMOS veya CCD kamera gibi standart bir görüntüleme cihaz üzerinde yakalanabilir. Rayleigh-Sommerfeld&#39;in geri yayılım yöntemi sayısal mikroskop görüntüleri yönlendirmesi için kullanılır, ve Gouy aşamasında dayalı basit bir görüntüleme sezgisel anomali yeniden hacmi içindeki nesneleri saçılma tanımlamak için kullanılır. Bu basit, ancak güçlü bir yöntem mikroskopik örneklerinde nesnelerin konumu ve şekli, bir açık, model içermeyen ölçümü ile sonuçlanır.

DIHM yeteneklerini göstermek için, deneyler Streptococcus bakteri zinciri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Zincir kendisi uzun 10.5 mm ölçüldü ve aralık 0,6-1 mikron çapları 6-7 sfero silindirik hücreler (zincirindeki iki hücre bölünmesi yakın) oluşmuştur. 1a Şekiller ve ana arayüzü göstermek 1b yeniden yapılanma ve işleme yazılımı. Sayısal odaklanma prosedürünün örnek bir uzamsal bant geçiş filtresi uygulanmış yerde, Şekil 2&#39;de<...

Watch this Scientific Journal Video about Digital Inline Holographic Microscopy DIHM of Weakly-scattering Subjects at JoVE.com

Digital Inline Holographic Microscopy DIHM of Weakly-scattering Subjects

Zayıf yaymalı nesnelerin üç boyutlu yerleri benzersiz standart bir mikroskop için küçük bir değişiklik içerir dijital inline holografik mikroskobu (DIHM) kullanılarak tespit edilebilir. Bizim yazılım üç boyutlu pozisyon ve bir mikroskopik faz nesnenin geometrisine vermek üzere Rayleigh-Sommerfeld geri yayılma ile birlikte basit bir görüntüleme buluşsal kullanır.

Zayıf-saçılma Konular Dijital Inline Holografik Mikroskop (DIHM)

Weakly-scattering objects, such as small colloidal particles and most biological cells, are frequently encountered in microscopy. Indeed, a range of ...

digital-inline-holographic-microscopy-dihm-weakly-scattering

Research

JoVE Journal

Biology

Digital Inline Holographic Microscopy (DIHM) of Weakly-scattering Subjects

12.1K Görüntüleme.  Harvard University.  Zayıf yaymalı nesnelerin üç boyutlu yerleri benzersiz standart bir mikroskop için küçük bir değişiklik içerir dijital inline holografik mikroskobu (DIHM) kullanılarak tespit edilebilir. Bizim yazılım üç boyutlu pozisyon ve bir mikroskopik faz nesnenin geometrisine vermek üzere Rayleigh-Sommerfeld geri yayılma ile birlikte basit bir görüntüleme buluşsal kullanır. 

Video: Digital Inline Holographic Microscopy DIHM of Weakly-scattering Subjects

Determining heat and mechanical pain threshold in inflamed skin of human subjects

In a previous article in the Journal of Visualized Experiments we have demonstrated skin microdialysis techniques for the collection of tissue-specific nociceptive and inflammatory biochemicals in humans. In this article we will show pain-testing paradigms that are often used in tandem with microdialysis procedures. Combining pain tests with microdialysis provides the critical link between behavioral and biochemical data that allows identifying key biochemicals responsible for generating and propagating pain.
Two models of evoking pain in inflamed skin of human study participants are shown. The first model evokes pain with aid of heat stimuli. Heat evoked pain as described here is predominantly mediated by small, non-myelinated peripheral nociceptive nerve fibers (C-fibers). The second model evokes pain via punctuated pressure stimuli. Punctuated pressure evoked pain is predominantly mediated by small, myelinated peripheral nociceptive nerve fibers (A-delta fibers). The two models are mechanistically distinct and independently examine nociceptive processing by the two major peripheral nerve fiber populations involved in pain signaling.
Heat pain is evoked with aid of the TSA II, a commercially available thermo-sensory analyzer (Medoc Advanced Medical Systems, Durham, NC). Stimulus configuration and delivery is handled with aid of specific software. Thermodes vary in size and shape but in principle consist of a metal plate that can be heated or cooled at various rates and for different periods of time. Algorithms assessing heat-evoked pain are manifold. In the experiments shown here, study participants are asked to indicate at what point they start experiencing pain while the thermode in contact with skin is heated at a predetermined rate starting at a temperature that does not evoke pain. The thermode temperature at which a subject starts experiencing pain constitutes the heat pain threshold.
Mechanical pain is evoked with punctuated probes. Such probes are commercially available from several manufacturers (von Frey hairs). However, the accuracy of von Frey hairs has been criticized and many investigators use custom made punctuated pressure probes. In the experiments shown here eight custom-made punctuated probes of different weights are applied in consecutive order, a procedure called up-down algorithm, to identify perceptional deflection points, i.e., a change from feeling no pain to feeling pain or vice versa. The average weight causing a perceptional deflection constitutes the mechanical pain threshold.

Algorithms assessing heat and mechanical pain thresholds in experimentally inflamed skin of human study subjects are shown. The two pain testing paradigms independently examine nociceptive processing by the two major peripheral nerve fiber populations transmitting pain, i.e., non-myelinated C fibers and small myelinated A-delta fibers.

İnsan denekler üzerinde iltihaplı cilt ısı ve mekanik ağrı eşiğini Belirlenmesi

In a previous article in the Journal of Visualized Experiments we have demonstrated skin microdialysis techniques for the collection of tissue-specific ...

Biyoloji

Digital Microfluidics for Automated Proteomic Processing

Clinical proteomics has emerged as an important new discipline, promising the discovery of biomarkers that will be useful for early diagnosis and prognosis of disease. While clinical proteomic methods vary widely, a common characteristic is the need for (i) extraction of proteins from extremely heterogeneous fluids (i.e. serum, whole blood, etc.) and (ii) extensive biochemical processing prior to analysis. Here, we report a new digital microfluidics (DMF) based method integrating several processing steps used in clinical proteomics. This includes protein extraction, resolubilization, reduction, alkylation and enzymatic digestion. Digital microfluidics is a microscale fluid-handling technique in which nanoliter-microliter sized droplets are manipulated on an open surface. Droplets are positioned on top of an array of electrodes that are coated by a dielectric layer - when an electrical potential is applied to the droplet, charges accumulate on either side of the dielectric. The charges serve as electrostatic handles that can be used to control droplet position, and by biasing a sequence of electrodes in series, droplets can be made to dispense, move, merge, mix, and split on the surface. Therefore, DMF is a natural fit for carrying rapid, sequential, multistep, miniaturized automated biochemical assays. This represents a significant advance over conventional methods (relying on manual pipetting or robots), and has the potential to be a useful new tool in clinical proteomics.
Mais J. Jebrail, Vivienne N. Luk, and Steve C. C. Shih contributed equally to this work.
Sergio L. S. Freire's current address is at the University of the Sciences in Philadelphia located at 600 South 43rd Street, Philadelphia, PA 19104.

Digital Microfluidics is a technique characterized by the manipulation of discrete droplets (~nL - mL) on an array of electrodes by the application of electrical fields. It is well-suited for carrying out rapid, sequential, miniaturized automated biochemical assays. Here, we report a platform capable of automating several proteomic processing steps.

Otomatik Proteomik İşleme Dijital Mikroakiskan

Clinical proteomics has emerged as an important new discipline, promising the discovery of biomarkers that will be useful for early diagnosis and ...

Time-lapse Imaging of Mitosis After siRNA Transfection

Changes in cellular organization and chromosome dynamics that occur during mitosis are tightly coordinated to ensure accurate inheritance of genomic and cellular content. Hallmark events of mitosis, such as chromosome movement, can be readily tracked on an individual cell basis using time-lapse fluorescence microscopy of mammalian cell lines expressing specific GFP-tagged proteins. In combination with RNAi-based depletion, this can be a powerful method for pinpointing the stage(s) of mitosis where defects occur after levels of a particular protein have been lowered. In this protocol, we present a basic method for assessing the effect of depleting a potential mitotic regulatory protein on the timing of mitosis. Cells are transfected with siRNA, placed in a stage-top incubation chamber, and imaged using an automated fluorescence microscope. We describe how to use software to set up a time-lapse experiment, how to process the image sequences to make either still-image montages or movies, and how to quantify and analyze the timing of mitotic stages using a cell-line expressing mCherry-tagged histone H2B. Finally, we discuss important considerations for designing a time-lapse experiment. This strategy is complementary to other approaches and offers the advantages of 1) sensitivity to changes in kinetics that might not be observed when looking at cells as a population and 2) analysis of mitosis without the need to synchronize the cell cycle using drug treatments. The visual information from such imaging experiments not only allows the sub-stages of mitosis to be assessed, but can also provide unexpected insight that would not be apparent from cell cycle analysis by FACS.

Here we describe a basic protocol to image and quantify the mitotic timing of live mammalian tissue culture cells after siRNA transfection.

Zaman atlamalı Görüntüleme siRNA Transfeksiyon sonra Mitoz

Changes in cellular organization and chromosome dynamics that occur during mitosis are tightly coordinated to ensure accurate inheritance of genomic and ...

In vivo Clonal Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Marked by Five Fluorescent Proteins using Confocal and Multiphoton Microscopy

We developed and validated a fluorescent marking methodology for clonal tracking of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with high spatial and temporal resolution to study in vivo hematopoiesis using the murine bone marrow transplant experimental model. Genetic combinatorial marking using lentiviral vectors encoding fluorescent proteins (FPs) enabled cell fate mapping through advanced microscopy imaging. Vectors encoding five different FPs: Cerulean, EGFP, Venus, tdTomato, and mCherry were used to concurrently transduce HSPCs, creating a diverse palette of color marked cells. Imaging using confocal/two-photon hybrid microscopy enables simultaneous high resolution assessment of uniquely marked cells and their progeny in conjunction with structural components of the tissues. Volumetric analyses over large areas reveal that spectrally coded HSPC-derived cells can be detected non-invasively in various intact tissues, including the bone marrow (BM), for extensive periods of time following transplantation. Live studies combining video-rate multiphoton and confocal time-lapse imaging in 4D demonstrate the possibility of dynamic cellular and clonal tracking in a quantitative manner.

In vivo Clonal Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Marked by Five Fluorescent Proteins using Confocal and Multiphoton Microscopy

Combinatorial 5 fluorescent proteins marking of hematopoietic stem and progenitor cells allows in vivo clonal tracking via confocal and two-photon microscopy, providing insights into bone marrow hematopoietic architecture during regeneration. This method allows non-invasive fate mapping of spectrally-coded HSPCs-derived cells in intact tissues for extensive periods of time following transplantation.

Eşodaklı ve multiphoton Mikroskopi kullanarak beş Floresan Proteinleri ile işaretlenmiş Hematopoetik kök hücrelerin in vivo klonal Takip

We developed and validated a fluorescent marking methodology for clonal tracking of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with high spatial and ...

In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow

Through a delicate balance between quiescence and proliferation, self renewal and production of differentiated progeny, hematopoietic stem cells (HSCs) maintain the turnover of all mature blood cell lineages. The coordination of the complex signals leading to specific HSC fates relies upon the interaction between HSCs and the intricate bone marrow microenvironment, which is still poorly understood[1-2].
We describe how by combining a newly developed specimen holder for stable animal positioning with multi-step confocal and two-photon in vivo imaging techniques, it is possible to obtain high-resolution 3D stacks containing HSPCs and their surrounding niches and to monitor them over time through multi-point time-lapse imaging. High definition imaging allows detecting ex vivo labeled hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) residing within the bone marrow. Moreover, multi-point time-lapse 3D imaging, obtained with faster acquisition settings, provides accurate information about HSPC movement and the reciprocal interactions between HSPCs and stroma cells.
Tracking of HSPCs in relation to GFP positive osteoblastic cells is shown as an exemplary application of this method. This technique can be utilized to track any appropriately labeled hematopoietic or stromal cell of interest within the mouse calvarium bone marrow space.

In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow

The nature of the interactions between hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) and bone marrow niches is poorly understood. Custom hardware modifications and a multi-step acquisition protocol allow the use of two-photon and confocal microscopy to image ex vivo labeled HSPCs homed within bone marrow areas, tracking interactions and movement.

Yetişkin Fare Kalvaryal Kemik İliği içinde Hematopoietik kök hücrelerin Vivo 4-Boyutlu Takip

Through a delicate balance between quiescence and proliferation, self renewal and production of differentiated progeny, hematopoietic stem cells (HSCs) ...

Simple Bulk Readout of Digital Nucleic Acid Quantification Assays

Digital assays are powerful methods that enable detection of rare cells and counting of individual nucleic acid molecules. However, digital assays are still not routinely applied, due to the cost and specific equipment associated with commercially available methods. Here we present a simplified method for readout of digital droplet assays using a conventional real-time PCR instrument to measure bulk fluorescence of droplet-based digital assays.
We characterize the performance of the bulk readout assay using synthetic droplet mixtures and a droplet digital multiple displacement amplification (MDA) assay. Quantitative MDA particularly benefits from a digital reaction format, but our new method&#160;applies to any digital assay. For established digital assay protocols such as digital PCR, this method serves to speed up and simplify assay readout.
Our bulk readout methodology brings the advantages of partitioned assays without the need for specialized readout instrumentation. The principal limitations of the bulk readout methodology are reduced dynamic range compared with droplet-counting platforms and the need for a standard sample, although the requirements for this standard are less demanding than for a conventional real-time experiment. Quantitative whole genome amplification (WGA) is used to test for contaminants in WGA reactions and is the most sensitive way to detect the presence of DNA fragments with unknown sequences, giving the method great promise in diverse application areas including pharmaceutical quality control and astrobiology.

We describe an endpoint digital assay for quantifying nucleic acids with a simplified (analog) readout. We measure bulk fluorescence of droplet-based digital assays using a standard qPCR machine rather than specialized instrumentation and confirm our results by microscopy.

Dijital Nükleik Asit Kantifikasyon Tahliller Basit Toplu Saati

Digital assays are powerful methods that enable detection of rare cells and counting of individual nucleic acid molecules. However, digital assays are ...

Magnetic-Activated Cell Sorting Strategies to Isolate and Purify Synovial Fluid-Derived Mesenchymal Stem Cells from a Rabbit Model

Mesenchymal stem cells (MSCs) are the main cell source for cell-based therapy. MSCs from articular cavity synovial fluid could potentially be used for cartilage tissue engineering. MSCs from synovial fluid (SF-MSCs) have been considered promising candidates for articular regeneration, and their potential therapeutic benefit has made them an important research topic of late. SF-MSCs from the knee cavity of the New Zealand white rabbit can be employed as an optimized translational model to assess human regenerative medicine. By means of CD90-based magnetic activated cell sorting (MACS) technologies, this protocol successfully obtains rabbit SF-MSCs (rbSF-MSCs) from this rabbit model and further fully demonstrates the MSC phenotype of these cells by inducing them to differentiate to osteoblasts, adipocytes, and chondrocytes. Therefore, this approach can be applied in cell biology research and tissue engineering using simple equipment and procedures.

This article presents a simple and economic protocol for the straightforward isolation and purification of mesenchymal stem cells from New Zealand white rabbit synovial fluid.

Manyetik aktif hücre stratejileri yalıtmak ve Sinovyal sıvı elde edilen mezenkimal kök hücre bir tavşan modelinden arındırmak için sıralama

Mesenchymal stem cells (MSCs) are the main cell source for cell-based therapy. MSCs from articular cavity synovial fluid could potentially be used for ...

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a 'sample preparation protocol' for maize materials (i.e., stem, leaf, and root) suitable for ordinary microcomputed tomography (micro-CT) scanning. Based on high-resolution CT images of maize stem, leaf, and root, we describe two protocols for the phenotypic analysis of vascular bundles: (1) based on the CT image of maize stem and leaf, we developed a specific image analysis pipeline to automatically extract 31 and 33 phenotypic traits of vascular bundles; (2) based on the CT image series of maize root, we set up an image processing scheme for the three-dimensional (3-D) segmentation of metaxylem vessels, and extracted two-dimensional (2-D) and 3-D phenotypic traits, such as volume, surface area of metaxylem vessels, etc. Compared with traditional manual measurement of vascular bundles of maize materials, the proposed protocols significantly improve the efficiency and accuracy of micron-scale phenotypic quantification.

We provide a novel method to improve the X-ray absorption contrast of maize tissue suitable for ordinary microcomputed tomography scanning. Based on CT images, we introduce a set of image-processing workflows for different maize materials to effectively extract microscopic phenotypes of vascular bundles of maize.

X-ışını Microcomputed tomografi üzerinde dayalı Mısır Vaskular demetleri mikron çaplı fenotipleme teknikleri

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Biological Sample Preparation by High-pressure Freezing, Microwave-assisted Contrast Enhancement, and Minimal Resin Embedding for Volume Imaging

The described sample preparation technique is designed to combine the best quality of ultrastructural preservation with the most suitable contrast for the imaging modality in a focused ion beam scanning electron microscope (FIB-SEM), which is used to obtain stacks of sequential images for 3D reconstruction and modelling. High-pressure freezing (HPF) allows close to native structural preservation, but the subsequent freeze substitution often does not provide sufficient contrast, especially for a bigger specimen, which is needed for high-quality imaging in the SEM required for 3D reconstruction. Therefore, in this protocol, after the freeze substitution, additional contrasting steps are carried out at room temperature. Although these steps are performed in a microwave, it is also possible to follow traditional bench processing, which requires longer incubation times.The subsequent embedding in minimal amounts of resin allows for faster and more precise targeting and preparation inside the FIB-SEM. This protocol is especially useful for samples that require preparation by high-pressure freezing for a reliable ultrastructural preservation but do not gain enough contrast during the freeze substitution for volume imaging using FIB-SEM. In combination with the minimal resin embedding, this protocol provides an efficient workflow for the acquisition of high-quality volume data.

Here we present a protocol for combining two sample processing techniques, high-pressure freezing and microwave-assisted sample processing, followed by minimal resin embedding for acquiring data with a focused ion beam scanning electron microscope (FIB-SEM). This is demonstrated using a mouse tibial nerve sample and Caenorhabditis elegans.

Yüksek basınç dondurucu, mikrodalga destekli kontrast geliştirme ve en az reçine birim görüntüleme için katıştırma tarafından biyolojik örnek hazırlama

The described sample preparation technique is designed to combine the best quality of ultrastructural preservation with the most suitable contrast for the ...

Cryo-Electron Microscopic Grid Preparation for Time-Resolved Studies using a Novel Robotic System, Spotiton

The capture of short-lived molecular states triggered by the early encounter of two or more interacting particles continues to be an experimental challenge of great interest to the field of cryo-electron microscopy (cryo-EM). A few methodological strategies have been developed that support these &#34;time-resolved&#34; studies, one of which, Spotiton-a novel robotic system-combines the dispensing of picoliter-sized sample droplets with precise temporal and spatial control. The time-resolved Spotiton workflow offers a uniquely efficient approach to interrogate early structural rearrangements from minimal sample volume. Fired from independently controlled piezoelectric dispensers, two samples land and rapidly mix on a nanowire EM grid as it plunges toward the cryogen. Potentially hundreds of grids can be prepared in rapid succession from only a few microliters of a sample. Here, a detailed step-by-step protocol of the operation of the Spotiton system is presented with a focus on troubleshooting specific problems that arise during grid preparation.

The protocol presented here describes the use of Spotiton, a novel robotic system, to deliver two samples of interest onto a self-wicking, nanowire grid that mix for a minimum of 90 ms prior to vitrification in liquid cryogen.