This research was supported by the research programs of the National Research Foundation of Korea (NRF) (NRF-2015R1A1A1A05001548 and NRF-2015R1A5A1037668).

Kan örnekleri ile deneyler, ilgili yasa ve kurumsal kurallarına uygun olarak yapılmıştır. Numuneler edinilen ve kurumda klinik testlerde işlenen olmuştu artık kan örnekleri vardı. 1. PT-AS Optik Kur NOT: Bir ilk PT-AS kurulumu için boş bir mikro-kapiller tüp kullanabilirsiniz. <ol><li> sırasıyla, 200 ve 330 um, iç ve dış çaplara sahip boş mikro kapiller tüp ve bir kılcal tüp armatürü daha büyük 5 ~ daha cm uzunluğunda monte edin. Ticari olarak temin edilebilen lif fikstür tüp fikstür olarak kullanılabilir. </li><li> Güvenli kılcal tüp aydınlatmak için, ışık kaynağını soruşturma, yani 650 nm lazer pointer çapa. Sonda kiriş kılcal boru daha büyük olmalıdır. Açısal periyodik desen gözlemlemek için kılcal boru arkasında bir ekran (örneğin, beyaz kağıt) yerleştirin. </li><li> Algılama parçası için, doğrudan Scatt yakalamak için bir web kamerası herhangi lensleri çıkarındesen ering. Prob ışını yönüne 25-35 ° &#39;lik bir açı ile kılcal boru arkasında kamerası yerleştirin. Kılcal boru tarafından üretilen açısal periyodik desen dedektörü (Şekil 1) ile ölçülebilir emin olun. görüntü sensörü düzgün konumlandırılmış görüntü sensörünün ortasında açısal periyodik desen gözlemlemek. </li><li> kılcal tüp aydınlatmak için bir 532-nm PT uyarma ışık kaynağı yerleştirin. sürece PT uyarma ışık kılcal tüp prob ışını ile örtüşür ve doğrudan dedektör bulmuyor olarak, herhangi bir açıda PT ışık kaynağını yerleştirin. o RI büyük bir değişikliğe yol açar tipik olarak yüksek optik gücünü kullanarak kan örnekleri PT uyarma, PT-AS duyarlılık geliştirir. <ol><li> Kullanılan PT uyarma ışık kaynağının en yüksek optik gücünü kullanın. Buna ek olarak, PT uyarma ışık kılcal tüp prob ışık örtüşür emin olun. PT uyarma ışık demeti boyutu kullanınen az iki kez prob ışık o tüm prob hacmi ısıtmak için. </li></ol></li><li> 532-nm ışığı bloke ve sadece 650-nm prob ışığı ölçmek için dedektör önünde uzun geçiren filtre yerleştirin. </li><li> kılcal tüp aydınlatıcı önce PT uyarma ışık yolunda bir optik helikopteri takın. Optik kıyıcı PT uyarma ışık yoğunluğunu modüle etmek için kullanılır. </li></ol> 2. Kan Numune Hazırlama <ol><li> etilendiamintetraasetik asit kan örnekleme tüpleri içine anemik durumda taze tam kan 6 ml çizin ve iyi örnekleri karıştırın. Başka hiçbir işlem gereklidir. </li><li> pıhtılaşmasını önlemek için çıkarıldığı 24 saat içinde PT-AS sensörü kullanılarak kan örnekleri ölçün. </li></ol> 3. PT-AS Ölçüm Protokolleri <ol><li> ölçmek için bir kan örneği ile, bir mikro-kapiller tüp yükleyin. Kan S içine tüp yerleştirme kılcal etki aracılığıyla kanla kılcal tüp doldurunbol. ölçüm için gerekli olan minimum numune hacmi kılcal tüpün iç çapı ve sonda kiriş boyutu tarafından belirlenir. <ol><li> 200 um arasında bir iç çapa sahip bir tüp çalıştırmak. Prob ışını boyutu ölçümü&gt; 63 nl bir numune hacmi ile yapılabilir düşündüren, Örnek sonuçları 2 mm idi. </li></ol></li><li> fikstür belirlenen pozisyonda kılcal tüp monte edin. </li><li> Kan yüklü mikro-kapiller tüp aydınlatmak için 650 nm prob Lazer açın. açısal periyodik desen kamerası ile dikkat edilmelidir. </li><li> tüp aydınlatmak için 532 nm PT uyarma Lazer açın. </li><li> 2 Hz PT uyarma ışık yoğunluğunu modüle optik helikopter çalıştırın. NOT: Bu çalışma koşulunda seçimi için gerekçe tartışma ve Kim et al açıklanmaktadır. 12. <ol><li> Optik kıyıcı motor kafası düzeneğinde bir kıyıcı tekerlek monte edinsistemi. </li><li> kıyıcı kontrol kutusu açın ve modülasyon frekansını ayarlamak için konsoldaki kontrol düğmesini kullanın. </li><li> Kontrol düğmesini kullanarak helikopteri çalıştırın. </li></ol></li><li> MPEG-4 (mp4) formatında 5 saniye web kamerası aracılığıyla dalgalanan saçılma desen kaydedin. </li></ol> 4. Sinyal İşleme NOT: PT-AS sinyal işleme laboratuvar tarafından geliştirilen MATLAB kodu kullanılarak gerçekleştirildi. <ol><li> görüntüleri ayıklamak için video dosyasını yükleyin. Her görüntü için, dikey doğrultu boyunca piksel değerlerinin ortalamasını hesaplayarak ortalama dağılma modeli elde [temsili bir görüntü için şekil 2 (a) &#39;e bakınız] [Şekil 2 (b, c)]. </li><li> Fourier ortalama saçılma desen dönüşümü değerlendirmek ve tepe mekansal frekansta faz hesaplamak. tüm kaydedilmiş tüm görüntüleri kare için bu işlemleri gerçekleştirmek. </li><li> tüm görüntüleri elde edilen faz değerlerini kullanarak, zamansal faz arsadalgalanma [Şekil 2 (d)]. faz PT modülasyon frekansı dalgalanır unutmayın. Fourier modülasyon frekansında büyüklüğünü zaman alanında faz dalgalanma dönüşümü ve elde atın. Bu sinyal, PT-gibi sinyal olarak adlandırılır [Şekil 2 (e)]. </li><li> içine PT-gibi sinyal dönüştürerek bir kan örneğinin [Hb] ölçün Protokol 5&#39;de elde edilen kalibrasyon eğrisi kullanılarak [Hb] gelir. </li></ol> 5. PT-AS Kalibrasyon <ol><li> (- 18 g / dL, örneğin 0) [Hb] eşit PT-AS sensörün algılama aralığında dağıtılan değerlerine sahip olan, kan örnekleri hazırlayın. </li><li> Kalibrasyon önce bir referans hematoloji analizörü kullanarak numunelerin [Hb] değerleri ölçmek. Örneklerin PT-AS sinyalleri ölçün. </li><li> experimenta kalibrasyon en küçük kareler uygun doğrusal gerçekleştirerek PT-AS sinyaline [Hb] ilişkin eğri, [hemoglobin] = A [PT-AS Sinyali] + B, türetmekl sonuçlanır. Tablo 1&#39;de belirtilen çalışma koşulları için, [Hb] ve PT-AS sinyali arasındaki ilişki [Hb] olduğu saptanmıştır = 5.13 [PT-AS sinyali] - 0.09. doğrusal uyum gerçekleştirmek için MATLAB kodu kullanın. </li></ol>

<ol>
	<li>Mokken, F. C., Kedaria, M., Henny, C. P., Hardeman, M., Gelb, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+importance+of+erythrocyte+deformability,+a+hemorrheological+parameter.">The clinical importance of erythrocyte deformability, a hemorrheological parameter.</a> Ann. Hematol. 64 (3), 113-122 (1992).</li><li>Rosenblit, J., 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=Evaluation+of+three+methods+for+hemoglobin+measurement+in+a+blood+donor+setting.">Evaluation of three methods for hemoglobin measurement in a blood donor setting.</a> Sao Paulo Medical Journal. 117 (3), 108-112 (1999).</li><li>Van Kampen, E., Zijlstra, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardization+of+hemoglobinometry+II.+The+hemiglobincyanide+method.">Standardization of hemoglobinometry II. The hemiglobincyanide method.</a> Clin. Chim. Acta. 6 (4), 538-544 (1961).</li><li>Billett, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemoglobin+and+hematocrit.">Hemoglobin and hematocrit.</a> Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3, (1990).</li><li>Kuenstner, J. T., Norris, K. H., McCarthy, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+hemoglobin+in+unlysed+blood+by+near-infrared+spectroscopy.">Measurement of hemoglobin in unlysed blood by near-infrared spectroscopy.</a> Appl. Spectrosc. 48 (4), 484-488 (1994).</li><li>Zwart, A., 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=A+multi-wavelength+spectrophotometric+method+for+the+simultaneous+determination+of+five+haemoglobin+derivatives.">A multi-wavelength spectrophotometric method for the simultaneous determination of five haemoglobin derivatives.</a> Clin. Chem. Lab. Med. 19 (7), 457-464 (1981).</li><li>Kwak, B. S., 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=Direct+measurement+of+the+in+vitro+hemoglobin+content+of+erythrocytes+using+the+photo-thermal+effect+of+the+heme+group.">Direct measurement of the in vitro hemoglobin content of erythrocytes using the photo-thermal effect of the heme group.</a> Analyst. 135 (9), 2365-2371 (2010).</li><li>Lapotko, D., Lukianova, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+micro-bubbles+in+cells.">Laser-induced micro-bubbles in cells.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 48 (1), 227-234 (2005).</li><li>Lapotko, D. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+bubbles+in+living+cells.">Laser-induced bubbles in living cells.</a> Lasers in surgery and medicine. 38 (3), 240-248 (2006).</li><li>Lapotko, D. O., Romanovskaya, T. y. R., Shnip, A., Zharov, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photothermal+time-resolved+imaging+of+living+cells.">Photothermal time-resolved imaging of living cells.</a> Lasers in surgery and medicine. 31 (1), 53-63 (2002).</li><li>Yim, J., 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=Photothermal+spectral-domain+optical+coherence+reflectometry+for+direct+measurement+of+hemoglobin+concentration+of+erythrocytes.">Photothermal spectral-domain optical coherence reflectometry for direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes.</a> Biosens. Bioelectron. 57, 59-64 (2014).</li><li>Kim, U., 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=Capillary-scale+direct+measurement+of+hemoglobin+concentration+of+erythrocytes+using+photothermal+angular+light+scattering.">Capillary-scale direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes using photothermal angular light scattering.</a> Biosens. Bioelectron. 74, 469-475 (2015).</li><li>S&#0248;rensen, H. S., Larsen, N. B., Latham, J. C., Bornhop, D. J., Andersen, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+biosensing+based+on+interference+from+light+scattering+in+capillary+tubes.">Highly sensitive biosensing based on interference from light scattering in capillary tubes.</a> Appl. Phys. Lett. 89 (15), 151108 (2006).</li><li>Swinney, K., Markov, D., Bornhop, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasmall+volume+refractive+index+detection+using+microinterferometry.">Ultrasmall volume refractive index detection using microinterferometry.</a> Rev. Sci. Instrum. 71 (7), 2684-2692 (2000).</li><li>Tarigan, H. J., Neill, P., Kenmore, C. K., Bornhop, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary-scale+refractive+index+detection+by+interferometric+backscatter.">Capillary-scale refractive index detection by interferometric backscatter.</a> Anal. Chem. 68 (10), 1762-1770 (1996).</li><li>Bornhop, D. J., 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=Free-solution,+label-free+molecular+interactions+studied+by+back-scattering+interferometry.">Free-solution, label-free molecular interactions studied by back-scattering interferometry.</a> science. 317 (5845), 1732-1736 (2007).</li><li>Yang, X., 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=Simple+paper-based+test+for+measuring+blood+hemoglobin+concentration+in+resource-limited+settings.">Simple paper-based test for measuring blood hemoglobin concentration in resource-limited settings.</a> Clin. Chem. 59 (10), 1506-1513 (2013).</li><li>Zhu, H., 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=Cost-effective+and+rapid+blood+analysis+on+a+cell-phone.">Cost-effective and rapid blood analysis on a cell-phone.</a> Lab Chip. 13 (7), 1282-1288 (2013).</li><li>Poga&#269;nik, L., Franko, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+organophosphate+and+carbamate+pesticides+in+vegetable+samples+by+a+photothermal+biosensor.">Detection of organophosphate and carbamate pesticides in vegetable samples by a photothermal biosensor.</a> Biosens. Bioelectron. 18 (1), 1-9 (2003).</li></ol>

No conflict of interest is declared.

PT-AS sensörü işlenmemiş kan örneklerinin direkt [Hb] ölçüm yapabilen bir all-optik yöntem temsil eder. yöntem eritrositler hemoglobin moleküllerinin içsel PT yanıtını kullanarak kanda [Hb] rakamlarla. 532-nm ışık ile aydınlatma altında, Hb molekülleri ışık enerjisini emer ve ısı üretirler. Elde edilen sıcaklık yükselmesi kan örneği RI değiştirir. BSI yüksek RI duyarlılığı kanda bu RI değişimi ölçmek için istismar edilmiştir. Daha önce, PT-sensör piyasada ticari [Hb] sensö...

Bir kan testi yaygın genel insan sağlığını değerlendirmek ve belirli hastalıklarla ilgili Biyobelirteçleri tespit etmek için yapılır. Örneğin, kandaki kolesterol konsantrasyonu yakından kalp damar hastalıkları ve pankreatit ile ilgilidir, hiperlipidemi için bir kriter olarak hizmet vermektedir. glikoz düzeyi diyabetik ketoasidoz ve hiperglisemik hiperozmolar sendromu gibi komplikasyonlar ile ilişkili olarak kan şekeri içeriği, sık sık ölçülmelidir. sıtma, insan immün yetmezlik virüsü ve edinilmiş bağışıklık yetersizliği sendromu gibi ciddi hastalıklar, kan bulguları ile de teşhis ve eritrosit, trombosit dahil olmak üzere kan bileşenlerinin ölçümü ve lökosit pankreatik ve böbrek hastalıklarının taraması sağlar edilir. Hemoglobin (Hb), kan kritik bir bileşeni, eritrositlerin yaklaşık% 96 yapar, ve insan organlara oksijen taşır. kitle konsantrasyonunun önemli değişiklik ([Hb]) Bana gösterebilirtabolic değişiklikler, hepatobiliyer hastalık ve nörolojik kardiyovasküler ve endokrinolojik bozukluklar 1. [Hb] Bu nedenle rutin kan testleri ile ölçülür. Özellikle, anemik hastalar, diyaliz hastalarında ve hamile kadınlar güçlü bir hayati görev 2 olarak [Hb] izlemek için tavsiye edilir. Çeşitli [Hb] saptama yöntemleri, böylece geliştirilmiştir. Hemoglobin siyanür yöntem olup, [Hb] ölçümü için en yaygın tekniklerden biri, potasyum siyanid (KCN), eritrositlerin 3 lipid ikili katmanı yok etmek için kullanmaktadır. 540 nm civarında kimyasal sergileyen, yüksek emme ile üretilen siyanid hemoglobin; dolayısıyla, [Hb] ölçümleri kolorimetrik analizi ile yapılabilir. Bu yöntem yaygın olarak sadeliği sayesinde istihdam, ancak kullanılan kimyasallar (örneğin, KCN ve dimethyllaurylamine oksit) insanlar ve çevre için zehirli olduğunu. hematokrit Şema total kan vol kıyasla kırmızı kan hücrelerinin hacmi oranını ölçersantrifüjle ayırma yoluyla ume; Ancak bu nispeten büyük bir kan hacmi (50-100 ul), 4 gerektirir. Spektrofotometri yöntemleri tedbir [Hb] kesinlikle herhangi bir kimyasal olmadan, ancak birden fazla dalga boylarına ve büyük bir kan hacminde ölçümler 5,6 gereklidir. Benzer şekilde, [Hb] ölçmek için çeşitli optik yöntemler ışık saçılması dayalı algılama yöntemleri dahil olmak üzere ileri sürülmüştür, ancak ölçüm doğrulukları teorik kan modelinin doğruluğuna kuvvetle bağlıdır. Bu sınırlamaları aşmak için, Hb fototermal (PT) etkisine dayanan [Hb] saptama yöntemleri son zamanlarda 7 ileri sürülmüştür. Ağırlıklı olarak demir oksitler oluşur Hb, 532 nm de ışığı absorbe ve ısı 8-10 içine ışık enerjisini dönüştürür. Bu PT sıcaklık artışı kan örnekleri kırılma indeksi (RI) bir değişimin ölçülmesi optik olarak tespit edilebilir. Yım ve ark. istihdam spektral domain optik koherens reflectometrY, bir kan içeren bölme 11 PT optik yol uzunluk değişimi ölçülür. yöntem kimyasal madde içermeyen ve doğrudan [Hb] ölçüm sağlasa, bir spektrometre kullanımı ve interferometrik düzenleme onun minyatür engelleyebilir. Son zamanlarda, alternatif [Hb] algılama yöntemi sunulmaktadır cihazı minyatürleştirme 12 için daha uygundur verilmedi termal açısal ışık saçılımı (PT-AS) sensör olarak adlandırılan. PT-AS sensörü kılcal tüp içinde bir kan örneğinin RI PT değişiklikleri ölçmek için geri saçılma interferometre (BSI) yüksek UR hassasiyetini patlatır. BSI çeşitli çözümler 13-15 RI ölçmek ve ücretsiz bir çözüm 16 biyokimyasal etkileşimler izlemek için kullanılmıştır. PT-AS sensör BSI gibi benzer optik düzenlemeyi istihdam ancak kan örneklerinde RI PT artışı ölçmek için fototermal uyarma kurulumu birleştirir. BSI ve PT-AS sensörlerin çalışma prensipleri başka yerlerde ayrıntılı olarak tarif edilmiştir <sup&gt; 12,15. PT-AS sensörü geniş bir algılama aralığı (,35-17,9 g / dL) üzerinde yüksek hassasiyetli [Hb] Ölçümü gösterdi ve &lt;100 nl örnek hacimleri ile çalışan yeteneğine sahiptir. kan örneği yok önkoşullanma gereklidir ve ölçüm süresi sadece ~ 5 sn. Burada, deney düzeneği ve detaylı bir ölçüm protokolü tarif edilmiştir. Temsilci PT-AS sonuçları anemik hastalarda kan örnekleri kullanılarak sağlanır ve sonuçlar PT-AS sensörünün doğruluğunu değerlendirmek için bir hematoloji analizörü gelenler karşılaştırılır.

<table><tbody><tr><td>650 nm laser pointer</td><td>LASMAC</td><td>LED-1</td><td>Probe light</td></tr><tr><td>Hollow round glass capillaries</td><td>VitroCom</td><td>CV2033</td><td>Blood sample container</td></tr><tr><td>Webcam</td><td>Logitech</td><td>C525</td><td>CMOS optical sensor</td></tr><tr><td>Optical chopper system</td><td>Thorlabs</td><td>MC2000-EC</td><td>Optical chopper</td></tr><tr><td>Plastic long-pass filter</td><td>Edmund Optics</td><td>#43-942</td><td>To reject 532-nm PT excitation light</td></tr><tr><td>Fiber clamp</td><td>Thorlabs</td><td>SM1F1-250</td><td>Capillary tube fixture</td></tr><tr><td>EDTA coated blood sampling tube</td><td>Greiner Bio-One</td><td>VACUETTE 454217</td><td>Blood sampling &amp;amp; anticoagulating</td></tr><tr><td>Hematology analyzer</td><td>Siemens AG</td><td>ADVIA 2120i</td><td>Reference hematology analyzer</td></tr></tbody></table>

a rapid and chemical-free hemoglobin assay with photothermal angular light scattering

Foto-termal açısal ışık saçılması (PT-AS) kan örnekleri hemoglobin konsantrasyonu ([Hb]) ölçmek için yeni bir optik bir yöntemdir. Hemoglobin moleküllerin içsel fototermal yanıtı temelinde, sensör yüksek hassasiyetli, [Hb] kimyasal içermeyen ölçüm sağlar. [Hb] 0.35 aralığında 0.12 gr / dl sınır ile algılama yeteneği - 17.9 g / dl, daha önce ortaya konmuştur. yöntem kolayca böyle bir lazer pointer ve bir web kamerası olarak ucuz tüketici elektronik cihazları kullanılarak uygulanabilir. Kan kap gibi bir mikro-kapiller tüpün kullanılması da nanolitre ölçekli kan hacmi ve düşük işletme maliyeti Hemoglobin analizi sağlar. Burada, PT-AS optik kurulum ve sinyal işleme işlemleri için ayrıntılı talimatlar sunulmaktadır. Deney protokolleri ve anemi rahatsızlıkları kan örnekleri için temsil edici sonuçları ([Hb] = 5.3, 7.5, ve 9.9 g / dl) da sağlanmıştır, ve ölçümler, bu ileri geri karşılaştırılmıştırma hematoloji analizörü. uygulanması ve operasyonda sadeliği klinik laboratuarlar ve kaynak sınırlı ortamlarda geniş benimsenmesini sağlamalıdır.

Bir hemoglobin tahlil PT-AS sensörü kullanılarak gerçekleştirildi ve onun ölçümler hematoloji analizörü gelenler ile karşılaştırıldı. Deney 1.4 W / cm 2 5 sn PT modülasyonu 2 Hz frekans ve ölçüm süresi bir PT uyarma ışık yoğunluğu ile gerçekleştirilmiştir. Tablo 1 deney koşullarını özetler. Sonda ve PT uyarma ışık demeti boyutları sırasıyla 5,5 ve 2 mm idi. web kamerası 30 fps kare hızında kaydedilen görüntüleri. ö...

Watch this Scientific Journal Video about A Rapid and Chemical-free Hemoglobin Assay with Photothermal Angular Light Scattering at JoVE.com

A Rapid and Chemical-free Hemoglobin Assay with Photothermal Angular Light Scattering

A photo-thermal angular light scattering (PT-AS) sensor enables the rapid and chemical-free hemoglobin assay of nanoliter-scale blood samples. Here, details of the PT-AS setup and a measurement protocol for the hemoglobin concentration in blood are provided. Representative results for anemic blood samples are also presented.

Fototermal Eğik ışık saçılımı ile hızlı ve Kimyasal içermeyen Hemoglobin Deneyi

Photo-thermal angular light scattering (PT-AS) is a novel optical method for measuring the hemoglobin concentration ([Hb]) of blood samples. On the basis ...

a-rapid-chemical-free-hemoglobin-assay-with-photothermal-angular

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.6K Görüntüleme.  Yonsei University. A photo-thermal angular light scattering (PT-AS) sensor enables the rapid and chemical-free hemoglobin assay of nanoliter-scale blood samples. Here, details of the PT-AS setup and a measurement protocol for the hemoglobin concentration in blood are provided. Representative results for anemic blood samples are also presented.

Video: A Rapid and Chemical-free Hemoglobin Assay with Photothermal Angular Light Scattering

Antigens Protected Functional Red Blood Cells By The Membrane Grafting Of Compact Hyperbranched Polyglycerols

Red blood cell (RBC) transfusion is vital for the treatment of a number of acute and chronic medical problems such as thalassemia major and sickle cell anemia 1-3. Due to the presence of multitude of antigens on the RBC surface (~308 known antigens 4), patients in the chronic blood transfusion therapy develop alloantibodies due to the miss match of minor antigens on transfused RBCs 4, 5. Grafting of hydrophilic polymers such as polyethylene glycol (PEG) and hyperbranched polyglycerol (HPG) forms an exclusion layer on RBC membrane that prevents the interaction of antibodies with surface antigens without affecting the passage of small molecules such as oxygen ,glucose, and ions3. At present no method is available for the generation of universal red blood donor cells in part because of the daunting challenge presented by the presence of large number of antigens (protein and carbohydrate based) on the RBC surface and the development of such methods will significantly improve transfusion safety, and dramatically improve the availability and use of RBCs. In this report, the experiments that are used to develop antigen protected functional RBCs by the membrane grafting of HPG and their characterization are presented. HPGs are highly biocompatible compact polymers 6, 7, and are expected to be located within the cell glycocalyx that surrounds the lipid membrane 8, 9 and mask RBC surface antigens10, 11.

The cell membrane modification of red blood cells (RBCs) with hyperbranched polyglycerol (HPG) is presented. Modified RBCs were characterized by aqueous two phase partitioning, osmotic fragility and complement mediated lysis. The camouflage of surface proteins and antigens was evaluated using the flow cytometry and Micro Typing System (MTS) blood phenotyping cards.

Antijenler Kompakt Hyperbranched Polyglycerols Of Aşılama Membran By Fonksiyonel Kırmızı Kan Hücreleri Korumalı

Red blood cell (RBC) transfusion is vital for the treatment of a number of acute and chronic medical problems such as thalassemia major and sickle cell ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

A Rhodopsin Transport Assay by High-Content Imaging Analysis

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding disease that lacks effective treatment. We hypothesize that the cytotoxicity of the misfolded rhodopsin mutant can be alleviated by pharmacologically stabilizing the mutant rhodopsin protein. The P23H mutation, among the other Class II rhodopsin mutations, encodes a structurally unstable rhodopsin mutant protein that is accumulated in the endoplasmic reticulum (ER), whereas the wild type rhodopsin is transported to the plasma membrane in mammalian cells. We previously performed a luminescence-based high-throughput screen (HTS) and identified a group of pharmacological chaperones that rescued the transport of the P23H rhodopsin from ER to the plasma membrane. Here, using an immunostaining method followed by a high-content imaging analysis, we quantified the mutant rhodopsin protein amount in the whole cell and on the plasma membrane. This method is informative and effective to identify true hits from false positives following HTS. Additionally, the high-content image analysis enabled us to quantify multiple parameters from a single experiment to evaluate the pharmacological properties of each compound. Using this assay, we analyzed the effect of 11 different compounds towards six RP associated rhodopsin mutants, obtaining a 2-D pharmacological profile for a quantitative and qualitative understanding about the structural stability of these rhodopsin mutants and efficacy of different compounds towards these mutants.

Here, we described a high-content imaging method to quantify the transport of rhodopsin mutants associated with retinitis pigmentosa. A multiple-wavelength scoring analysis was used to quantify rhodopsin protein on the cell surface or in the whole cell.

Rhodopsin taşıma tahlil yüksek içerik görüntüleme analizi tarafından

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding ...

Kimya

Rapid Determination of Antibody-Antigen Affinity by Mass Photometry

Measurements of the specificity and affinity of antigen-antibody interactions are critically important for medical and research applications. In this protocol, we describe the implementation of a new single-molecule technique, mass photometry (MP), for this purpose. MP is a label- and immobilization-free technique that detects and quantifies molecular masses and populations of antibodies and antigen-antibody complexes on a single-molecule level. MP analyzes the antigen-antibody sample within minutes, allowing for the precise determination of the binding affinity and simultaneously providing information on the stoichiometry and the oligomeric state of the proteins. This is a simple and straightforward technique that requires only picomole quantities of protein and no expensive consumables. The same procedure can be used to study protein-protein binding for proteins with a molecular mass larger than 50 kDa. For multivalent protein interactions, the affinities of multiple binding sites can be obtained in a single measurement. However, the single-molecule mode of measurement and the lack of labeling imposes some experimental limitations. This method gives the best results when applied to measurements of sub-micromolar interaction affinities, antigens with a molecular mass of 20 kDa or larger, and relatively pure protein samples. We also describe the procedure for performing the required fitting and calculation steps using basic data analysis software.

We describe a single-molecule approach to antigen-antibody affinity measurements using mass photometry (MP). The MP-based protocol is fast, accurate, uses a very small amount of material, and does not require protein modification.

Kitle Fotometrisi ile Antikor-Antijen Affinitesinin Hızlı Tayini

Measurements of the specificity and affinity of antigen-antibody interactions are critically important for medical and research applications. In this ...

Biyokimya

Time-resolved F&#246;rster Resonance Energy Transfer Assays for Measurement of Endogenous Phosphorylated STAT Proteins in Human Cells

The Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway plays a crucial role in mediating cellular responses to cytokines and growth factors. STAT proteins are activated by tyrosine phosphorylation mediated mainly by JAKs. The abnormal activation of STAT signaling pathways is implicated in many human diseases, especially cancer and immune-related conditions. Therefore, the ability to monitor STAT protein phosphorylation within the native cell signaling environment is important for both academic and drug discovery research. The traditional assay formats available to quantify phosphorylated STAT proteins include western blotting and the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). These heterogeneous methods are labor-intensive, low-throughput, and often not reliable (specific) in the case of western blotting. Homogeneous (no-wash) methods are available but remain expensive. 
Here, detailed protocols are provided for the sensitive, robust, and cost-effective measurement in a 384-well format of endogenous levels of phosphorylated STAT1 (Y701), STAT3 (Y705), STAT4 (Y693), STAT5 (Y694/Y699), and STAT6 (Y641) in cell lysates from adherent or suspension cells using the novel THUNDER time-resolved F&#246;rster resonance energy transfer (TR-FRET) platform. The workflow for the cellular assay is simple, fast, and designed for high-throughput screening (HTS). The assay protocol is flexible, uses a low-volume sample (15 &#181;L), requires only one reagent addition step, and can be adapted to low-throughput and high-throughput applications. Each phospho-STAT sandwich immunoassay is validated under optimized conditions with known agonists and inhibitors and generates the expected pharmacology and Z'-factor values. As TR-FRET assays are ratiometric and require no washing steps, they provide much better reproducibility than traditional approaches. Together, this suite of assays provides new cost-effective tools for a more comprehensive analysis of specific phosphorylated STAT proteins following cell treatment and the screening and characterization of specific and selective modulators of the JAK/STAT signaling pathway.

Time-resolved F&#246;rster resonance energy transfer cell-based assay protocols are described for the simple, specific, sensitive, and robust quantification of endogenous phosphorylated signal transducer and activator of transcription (STAT) 1/3/4/5/6 proteins in cell lysates in a 384-well format.

İnsan Hücrelerinde Endojen Fosforile STAT Proteinlerinin Ölçümü için Zaman Çözülmüş Förster Rezonans Enerji Transfer Testleri

The Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway plays a crucial role in mediating cellular responses to ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for specialized equipment and trained personnel require that many diagnostic tests be performed at remote, centralized clinical laboratories. Magnetic levitation is a simple yet powerful technique and can be applied to levitate cells, which are suspended in a paramagnetic solution and placed in a magnetic field, at a position determined by equilibrium between a magnetic force and a buoyancy force. Here, we present a versatile platform technology designed for point-of-care diagnostics which uses magnetic levitation coupled to microscopic imaging and automated analysis to determine the density distribution of a patient's cells as a useful diagnostic indicator. We present two platforms operating on this principle: (i) a smartphone-compatible version of the technology, where the built-in smartphone camera is used to image cells in the magnetic field and a smartphone application processes the images and to measures the density distribution of the cells and (ii) a self-contained version where a camera board is used to capture images and an embedded processing unit with attached thin-film-transistor (TFT) screen measures and displays the results. Demonstrated applications include: (i) measuring the altered distribution of a cell population with a disease phenotype compared to a healthy phenotype, which is applied to sickle cell disease diagnosis, and (ii) separation of different cell types based on their characteristic densities, which is applied to separate white blood cells from red blood cells for white blood cell cytometry. These applications, as well as future extensions of the essential density-based measurements enabled by this portable, user-friendly platform technology, will significantly enhance disease diagnostic capabilities at the point of care.

We present a magnetic levitation technique coupled with automated imaging and analysis in both a smartphone-compatible device and a device with embedded imaging and processing. This is applied to measure the density distribution of cells with two demonstrated biomedical applications: sickle cell disease diagnosis and separating white and red blood cells.

Hastalık Teşhis için Taşınabilir Görüntüleme ve Analiz ile birleştiğinde Manyetik Levitasyonunun

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Biyomühendislik

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or separation step. When the IL-8 target was present, a 'sandwich'-based assay attached magnetic beads with IL-8 capture antibody to streptavidin coupled fluorescent protein via the IL-8 target and a biotinylated IL-8 antibody. The magnetic beads are maneuvered into oscillatory motion by applying an alternating magnetic field gradient through two electromagnetic poles. The fluorescent proteins, which are attached to the magnetic beads are condensed into the detection area and their movement in and out of an orthogonal laser beam produces a periodic fluorescent signal that is demodulated using synchronous detection. The magnetic modulation biosensing system was previously used to detect the coding sequences of the non-structural Ibaraki virus protein 3 (NS3) complementary DNA (cDNA) [2]. The techniques that are demonstrated in this work for external manipulation and condensation of particles may be used for other applications, e.g. delivery of magnetically-coupled drugs in-vivo or enhancing the contrast for in-vivo imaging applications.

Magnetic modulation biosensing system is utilized to rapidly, sensitively and simply detect biological assays, such as DNA molecules and proteins.

Biyolojik Tahliller Manyetik Modülasyon Biyoalgılayıcı Sistemi kullanarak hızlı Homojen Algılama

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or ...

Biyoloji

Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging

The simultaneous evaluation of cerebral hemodynamics and the light scattering properties of in vivo rat brain tissue is demonstrated using a conventional multispectral diffuse reflectance imaging system. This system is constructed from a broadband white light source, a motorized filter wheel with a set of narrowband interference filters, a light guide, a collecting lens, a video zoom lens, and a monochromatic charged-coupled device (CCD) camera. An ellipsoidal cranial window is made in the skull bone of a rat under isoflurane anesthesia to capture in vivo multispectral diffuse reflectance images of the cortical surface. Regulation of the fraction of inspired oxygen using a gas mixture device enables the induction of different respiratory states such as normoxia, hyperoxia, and anoxia. A Monte Carlo simulation-based multiple regression analysis for the measured multispectral diffuse reflectance images at nine wavelengths (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730, and 760 nm) is then performed to visualize the two-dimensional maps of hemodynamics and the light scattering properties of the in vivo rat brain.

Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging

The simultaneous evaluation of cerebral hemodynamics and the light scattering properties of in vivo rat brain tissue is demonstrated using a conventional multispectral diffuse reflectance imaging system.

Serebral Hemodinamiğin ve Işık Saçılımının Eşzamanlı Değerlendirilmesi<em&gt; In Vivo</emÇokspektrumlu yaygın reflektans ımaging&#39;i kullanarak&gt; Sıçan Beyin

The simultaneous evaluation of cerebral hemodynamics and the light scattering properties of in vivo rat brain tissue is demonstrated using a conventional ...

Nörobilim

A Precision Medicine Tool for Measurement and Monitoring of Hemoglobin S in Sickle Cell Disease Patients Receiving Transfusion Therapy

Sickle cell disease (SCD) causes many severe health complications, including anemia, stroke, and acute chest syndrome. Red blood cell transfusion is the most commonly used therapy to treat or prevent these devastating complications. Other therapies include hydroxyurea therapy as well as bone marrow transplantation. Chronic intermittent transfusion is especially indicated to prevent recurrent strokes. However, transfusion therapy is associated with significant adverse effects (e.g., alloimmunization and iron overload). The point-of-care (POC) lateral flow immunoassay used here quantifies the %HbS in 15 min using a small patient blood sample. Utilizing this information, the healthcare provider is able to adjust blood transfusion volume for SCD patients to achieve the desired target HbS (most often &#60;30%), while reducing the risk of transfusion-related complications. When compared to laboratory hemoglobin electrophoresis data for 38 whole blood samples, the POC test performed with very high correlation and linear fit (slope = 0.9949, R2 = 0.9751). The strong agreement between the two hemoglobin S percentage (%HbS) quantifying methods shows that 89.5% of samples fall within &#177;5.2% HbS bias. The calibration for quantifying %HbS is built into the device to allow for an automated quantification of %HbS. This time- and cost-effective POC test thus allows the healthcare provider to make timely informed decisions when treating SCD patients, using accurate and updated data.

We have developed a point-of-care immunoassay to rapidly quantify hemoglobin S (HbS) levels during transfusion therapy for sickle cell disease (SCD) patients. By applying a small amount of treated blood to the device, the healthcare provider can determine the %HbS in a SCD patient to immediately inform clinical decisions.

Sickle cell disease (SCD) causes many severe health complications, including anemia, stroke, and acute chest syndrome. Red blood cell transfusion is the ...

Tıp

Homogeneous Time-resolved F&#246;rster Resonance Energy Transfer-based Assay for Detection of Insulin Secretion

The detection of insulin secretion is critical for elucidating mechanisms of regulated secretion as well as in studies of metabolism. Though numerous insulin assays have existed for decades, the recent advent of homogeneous time-resolved F&#246;rster Resonance Energy Transfer (HTRF) technology has significantly simplified these measurements. This is a rapid, cost-effective, reproducible, and robust optical assay reliant upon antibodies conjugated to bright fluorophores with long lasting emission which facilitates time-resolved F&#246;rster Resonance Energy Transfer. Moreover, HTRF insulin detection is amenable for the development of high-throughput screening assays. Here we use HTRF to detect insulin secretion in INS-1E cells, a rat insulinoma-derived cell line. This allows us to estimate basal levels of insulin and their changes in response to glucose stimulation. In addition, we use this insulin detection system to confirm the role of dopamine as a negative regulator of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). In a similar manner, other dopamine D2-like receptor agonists, quinpirole, and bromocriptine, reduce GSIS in a concentration-dependent manner. Our results highlight the utility of the HTRF insulin assay format in determining the role of numerous drugs in GSIS and their pharmacological profiles.

Here, we present homogeneous time resolved FRET (HTRF) as an efficient method for rapid detection of insulin secreted from cells.

Homojen zaman çözüldü Förster rezonans enerji transferi tabanlı tahlil insülin salgılanması algılanması için

The detection of insulin secretion is critical for elucidating mechanisms of regulated secretion as well as in studies of metabolism. Though numerous ...

<meta charset="utf8"></head><body>Biyolojik Moleküller için VIS-SWIR Spektroskopisinin Optimize Edilmesi

Characterization of Biological Absorption Spectra Spanning the Visible to the Short-Wave Infrared

For noninvasive light-based physiological monitoring, optimal wavelengths of individual tissue components can be identified using absorption spectroscopy. However, because of the lack of sensitivity of hardware at longer wavelengths, absorption spectroscopy has typically been applied for wavelengths in the visible (VIS) and near-infrared (NIR) range from 400 to 1,000 nm. Hardware advancements in the short-wave infrared (SWIR) range have enabled investigators to explore wavelengths in the ~1,000 nm to 3,000 nm range in which fall characteristic absorption peaks for lipid, protein, and water. These molecules are difficult to visualize in the VIS-NIR and can provide label-free sources of biological contrast. Furthermore, lower SWIR absorption has been observed for melanin, the primary chromophore responsible for skin pigmentation. In vivo&#160;optical devices like clinically standard pulse oximeters have been found to have reduced accuracy in people with darkly pigmented skin, possibly because of the stronger melanin absorption in the VIS range. Thus, error associated with skin pigmentation could be reduced by using devices operating in the SWIR. Optical instrument design is facilitated by the understanding of the absorption properties of core tissue components from the VIS to the SWIR range. This article describes protocols and instrumentation for obtaining VIS-SWIR absorption spectra of common tissue absorbers: oxygenated hemoglobin, deoxygenated hemoglobin, melanin, water, and lipid.

<meta charset="utf8"></head><body>Görünür olandan kısa dalga kızılötesine kadar uzanan biyolojik absorpsiyon spektrumlarının karakterizasyonu

Biological samples have distinct optical characteristics in the short-wave infrared (SWIR) compared to the visible (VIS) and near-infrared (NIR) wavelength ranges. However, recording pure SWIR absorption spectra is challenging and rarely conducted for biological molecules. This article presents a method to characterize the VIS-SWIR absorption spectra of biological absorbers.

Görünür olandan kısa dalga kızılötesine kadar uzanan biyolojik absorpsiyon spektrumlarının karakterizasyonu

For noninvasive light-based physiological monitoring, optimal wavelengths of individual tissue components can be identified using absorption spectroscopy. ...