The authors would like to acknowledge Dr. Matthew Heeney of Boston Children's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute and Dr. Farzana Pashankar of Yale-New Haven Hospital for providing sickle cell patient samples. The authors would like to thank Chu H. Yu and Ashwini Joshi for their assistance in testing these samples and compiling the data.
S.T. acknowledges the American Heart Association Scientist Development Grant (15SDG25080056) and the University of Connecticut Research Excellence Program award for financial support of this research. S.K. acknowledges that this material is based upon work supported by the National Science Foundation Graduate Research Fellowship (DGE-1247393).

Etik Açıklama: İnsan kan örnekleri içeren tüm işlemler, kurumsal düzenlemelere göre yapılmıştır. Tüm protokoller gözden ve Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmıştır. Bir bilgilendirilmiş onam tüm katılımcılar tarafından verildi. Orak Hücre Hastalığı Tanı 5 1. Numune Hazırlama, 8 <ol><li> Hank Dengeli Tuz Çözeltisi (HBSS) içinde gadobutrol bir 50 mM çözelti hazırlayın. </li><li> gadolinyum çözelti içinde 10 mM sodyum metabisülfit çözeltisi ile çözülmüştür. NOT: Sodyum metabisülfit Solunduğunda toksik ve güçlü deri ve doku tahriş ediyor. Su ile karıştırılmış bir korozif asittir. Yüksek sıcaklığa ısıtıldığında sülfür ve sodyum toksik oksit gazları yayarlar ayrışabilir. </li><li> Parmak çubuğu veya Venipunktür ya vasıtasıyla kan örneği almak. <ol><li> Temiz, tek kullanımlık neşter ile bir delme cihazı kullanarak kan çizin. Apkat deldi sitede yakın basınç ve üç ya da dört kez pipet kullanarak kan toplama önce oluşmuş kan damlacık silin; bakmak değil, bu doku sıvısıyla numunenin kirlenmesine neden olacak gibi, doku sıkarak &quot;süt&quot; parmak için. </li><li> Alternatif olarak, standart vene girme prosedürleri 14 kullanılarak kan çizin. NOT: Numuneler bir kaç saatten fazla depolanacak ise, EDTA gibi bir antikoagülan olan bir vacutainer içine kan toplamak. </li></ol></li><li> gadolinyum sodyum metabisülfit çözeltisi 100 ul kan az 1 uL ekleyin. </li></ol> WBC Sitometri 7 2. Numune Hazırlama <ol><li> bölüm 1 deki gibi, Parmak çubuğu veya Venipunktür ya vasıtasıyla kan örneği almak. </li><li> İsteğe bağlı: Bir RBC parçalama tamponu ile Lyse RBCs. Pipet 5 RBC parçalama tamponu 500 uL kanın uL ve 3 için oda sıcaklığında inkübe - 5 dak. NOT:Bu lökosit izole bir nüfus kaldırma aralığını doğrulamak için yapılabilir. Burada sunulan sonuçlar, eritrositler lökositlerden daha belirgin bir alt konumda havaya göstermektedir Ancak, bu adımı gerçekleştirmek için gerekli değildir. </li><li> HBSS 25 mM Gd 1000: tam kan 1 seyreltin Not: 1 lize Örnek: 250 mM Gd 25 mM Gd içeren bir örnek elde etmek için, hücre liziz uygulandı eğer lize örnek 9 seyreltin. </li></ol> Manyetik Levitasyonunun Platformu 4, 5, 6, 7, 8 Kullanılması Örneklerin 3. Analiz <ol><li> Manyetik kaldırma cihazı başlatın: <ol><li> kendi kendine yeten bir cihaz için, cihazın fişi o kadar güç sağlayacak ve düz bir yüzey üzerine yerleştirin. </li><li> Akıllı telefon uyumlu sürümü için, akıllı telefon uygulamasını başlatmak ve görüntü girmek için sola kaydırındüz bir yüzeyde çekim modu, ve yer. </li></ol></li><li> Statik manyetik havalanma için: <ol><li> çözeltisi içine sonuna daldırma ve kılcal eylem yoluyla kılcal doldurmak için örnek vererek bir kare cam microcapillary tüpüne hazırlanmış örnek yükleyin. </li><li> Yavaş yavaş bir ucunu malzemenin içine kılcal iterek bir tüp dolgu ile sonuna mühür. </li><li> Tüp sadece 1 cm görünür kalır ve böylece manyetik kaldırma cihazının mıknatıslar arasındaki kılcal yerleştirin (bir örnek numune hazırlama için Şekil 3 bakınız). Not: Bu adım akıllı telefon uyumlu ve kendi kendine yeten cihazın her ikisi için de aynı kalır. </li><li> Cihazı veya kılcal bozmadan 10 dakika bekleyin. </li></ol></li><li> Akış destekli manyetik havalanma için: <ol><li> Numune tüpüne örnek yükleyin. </li><li> Numune kabı ve mi arasındaki giriş hortumunu bağlayıncrocapillary ve mikro-kılcal ve atık kabı arasında çıkış hortumunu bağlayın. </li><li> LED yoğunluğu ve akış parametreleri ayarlayın. </li></ol></li><li> Daha sonra (kendi kendine yeten cihaz ve akıllı telefon uygulamasında ekranın alt kısmındaki kamera düğmesi düğmesini 3) bir görüntü yakalamak için yakalama düğmesine basın, hücreler görüş alanında görünür olduğundan emin olun. NOT: USB görüntüleri saklamak için kullanılırsa, &quot;görüntüler&quot; adında bir klasör oluşturun ve önceki cihaza açmadan USB takın. hiçbir sürücü varsa, cihaz dahili bellekteki görüntüleri depolamak ve daha sonra transfer olacak. NOT: Bazı görüntüler yakalanır ve görüntü yakalama arasındaki ½ cm hakkında içinde veya dışında kılcal hareket ettirerek anomalilerin riskini azaltmak için analiz edilebilir. NOT: (algılanır ve kullanıcı arayüzünde belirtildiği gibi) görüş alanı içinde hücre sayısı çok yüksek veya çok düşük ise, cihazın içinde veya dışında kılcal kaydırmaya veya başka bir sa hazırlamakmple. </li><li> örnek çıkarın ve kurumsal veya yerel yönetmeliklere göre örnek atın. Kılcal damarların keskin olarak bertaraf edilmelidir. </li></ol><img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/55012/55012fig3.jpg" /> Şekil 3: Hazırlık ve Kullanıcı Arabirimi Örnek. (A) örnek hazırlama yöntemi, öznenin parmak neşter kan damlası oluşturularak, örnek test çözeltisine bir kan damlası aktarılması, örnek çalkalanması ve kılcal hareket aracılığı ile bir kılcal boru içine yüklenmesi ve bir manyetik kaldırma içine örnek yerleştirilmesini içerir cihaz. (B) Bu numune hazırlama adımları da numune hazırlama rehberlik cihazın ekranında görüntülenir. (C) Cihaz dört düğme içerir: düzgün ayar düğmesini kullanarak odağı ayarlamak amacıyla numune görüntü içine yakınlaştırmak için bir düğme; Bir düğme tek m elde etmek içineasurement (bir 5 s gecikme örneği eklemek için kullanıcı için zaman tanımak için uygulanmaktadır); time-lapse ölçümü (6 görüntü 5 s aralıklarla alınır); ve bir düğme kullanımdan sonra cihazı kapatmak için. Yenilmez gelen izni ile, çoğaltılamaz, vd. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 4. Görüntü Analizi 4, 5, 6, 7, 8 <ol><li> Uygun numune (hücre dağılımı veya hücre tipi ayırma) için cihaz üzerinde bulunan görüntü analiz yazılımı çalıştırın. NOT: kendi kendine yeten cihaz için, analiz otomatik olarak gerçekleştirilir ve grafik kullanıcı arayüzü görüntülenir. Akıllı telefon uyumlu cihaz için, analiz yapmak, galeri a gidinistediğiniz video dosyasını seçin nd analiz edilecek. </li><li> Gözlemlemek ve analiz çıktısı ekranda görüntülenen kaydedin. NOT: (örneğin orak hücre hastalığı teşhisi gibi) hücre dağılımı analizi için, çıkış hücresi nüfusun hapsi genişliği olacaktır. NOT: (örneğin WBC kimlik gibi) hücre tipi ayrılması için, çıkış tespit WBC nüfusa sahip bir görüntü olacaktır. mikrolitre başına hücre sayısını hesaplamak için, 2,000 faktörü ile görüntü başına lökosit ortalama sayısını çarpın. 5 lökosit gözlenmiştir Örneğin, bu / ml 10.000 lökosit işaret eder. / UL 11,000 lökosit - normal aralık genellikle 3500 olarak kabul edilir. </li><li> veya ½ cm hakkında cihazın dışına numune tüpü hareketli ve yukarıda anlatıldığı gibi analiz edilecek başka bir görüntü yakalama analizler tekrarlayın. NOT: analizi 5 tekrarlamak için tavsiye edilir - hatalarını önlemek için numune başına 6 kez. </li></ol>

<ol>
	<li>Tasoglu, S., Khoory, J., Tekin, H., Thomas, C., Karnoub, A., Ghiran, I., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Levitational+Image+Cytometry+with+Temporal+Resolution.">Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution.</a> Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).</li><li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Liadudanskaya, V., Guven, S., Migliaresi, C., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Levitational+Assembly+for+Living+Material+Fabrication.">Magnetic Levitational Assembly for Living Material Fabrication.</a> Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1469-1476 (2015).</li><li>Tasoglu, S., Yu, C. H., Gungordu, H. I., Guven, S., Vural, T., Demirci, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guided+and+magnetic+self-assembly+of+magnetoceptive+gels.">Guided and magnetic self-assembly of magnetoceptive gels.</a> Nature Communications. 5, 4702 (2014).</li><li>Amin, R., Knowlton, S., Yenilmez, B., Hart, A., Joshi, A., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smart-phone+Attachable,+Flow-Assisted+Magnetic+Focusing+Device.">Smart-phone Attachable, Flow-Assisted Magnetic Focusing Device.</a> RSC Advances. 6, 93922-93931 (2016).</li><li>Knowlton, S. M., Sencan, I., Aytar, Y., Khoory, J., Heeney, M. M., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sickle+Cell+Detection+Using+a+Smartphone.">Sickle Cell Detection Using a Smartphone.</a> Sci Rep. 5, 15022 (2015).</li><li>Knowlton, S., Yu, C. H., Jain, N., Ghiran, I. C., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smart-Phone+Based+Magnetic+Levitation+for+Measuring+Densities.">Smart-Phone Based Magnetic Levitation for Measuring Densities.</a> PLoS One. 10 (8), e0134400 (2015).</li><li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Contained+Handheld+Magnetic+Platform+for+Point+of+Care+Cytometry+in+Biological+Samples+.">Self-Contained Handheld Magnetic Platform for Point of Care Cytometry in Biological Samples .</a> Advanced Materials Technologies. 1, 1600144 (2016).</li><li>Yenilmez, B., Knowlton, S., Yu, C. H., Heeney, M., Tasoglu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-Free+Sickle+Cell+Disease+Diagnosis+Using+a+Low-Cost,+Handheld+Platform.">Label-Free Sickle Cell Disease Diagnosis Using a Low-Cost, Handheld Platform.</a> Adv Mat Tech. 1 (5), 1600100 (2016).</li><li>Bender, M. A., Douthitt Seibel, G., Pagon, R. 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> GeneReviews. , (1993).</li><li>Kaul, D. K., Fabry, M. E., Windisch, P., Baez, S., Nagel, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocytes+in+sickle+cell+anemia+are+heterogeneous+in+their+rheological+and+hemodynamic+characteristics.">Erythrocytes in sickle cell anemia are heterogeneous in their rheological and hemodynamic characteristics.</a> J Clin Invest. 72 (1), 22-31 (1983).</li><li>Joiner, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gardos+pathway+to+sickle+cell+therapies?.">Gardos pathway to sickle cell therapies?.</a> Blood. 111 (8), 3918-3919 (2008).</li><li>Finch, J. T., Perutz, M. F., Bertles, J. F., D&#246;bler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+Sickled+Erythrocytes+and+of+Sickle-Cell+Hemoglobin+Fibers.">Structure of Sickled Erythrocytes and of Sickle-Cell Hemoglobin Fibers.</a> Proc Natl Acad Sci. 70 (3), 718-722 (1973).</li><li>Lew, V. L., Etzion, Z., Bookchin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dehydration+response+of+sickle+cells+to+sickling-induced+Ca(++)+permeabilization.">Dehydration response of sickle cells to sickling-induced Ca(++) permeabilization.</a> Blood. 99 (7), 2578-2585 (2002).</li><li>Ernst, 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=.">.</a> NCCLS Procedures for the Collection of Diagnostic Blood Specimens by Venipuncture: Approved Standard-Sixth Addition. 27 (26), (2007).</li></ol>

Authors Stephanie Knowlton and Savas Tasoglu are founders of and have an equity interest in mBiotics, a startup working to commercialize the magnetic levitation platform described herein for point of care diagnostic solutions. A provisional patent entitled "Magnetic Levitation with On-Board Optical Imaging and Image Analysis for Density-Based Separation, Identification, And Measurement" has been filed with UCONN Case No. 16-027 on the technology described here.

Protokol çerçevesinde kritik adımlar Bu süreçte kritik faktörler mıknatıslar düzgün hizalama içerir. mıknatıslar yerinden hale veya cihaz içinde normalden daha fazla ayrılmış, bu sonuçları etkileyebilir. İşlemin bu hata veya diğer kontrol etmek için, bir yoğunluk kontrol edilen bir parçacık, örneğin polistiren mikro-küreler olarak, zaman içinde değişim kontrol etmek için periyodik olarak kullanılabilir. Dahası, kaldırma zamanı hücreleri dengeye ulaşması için izin vermek ö...

Burada, bir teknoloji platformu ve hastalık için bir gösterge olarak hastanın hücrelerinin yoğunluğu dağılımını analiz için otomatik görüntüleme ve analiz ile birleştiğinde manyetik kaldırma kullanan bir teknik sunuyoruz. yoğunluk tabanlı sitometri analizi için bu çok yönlü yaklaşım sonuçta hastalık teşhis bir dizi uygulanabilir. Ancak, sırayla nokta-bakım testi ile uyumlu olacak şekilde ve gelişmekte olan ülkelerde kullanmak, teknik düşük maliyet, taşınabilirlik ve kullanılabilirlik şartını yerine getirmelidir. Cihaz ve sarf malzemeleri kolayca düşük maliyetle elde edilmelidir. numune hazırlama, basit olmalı, analiz kullanıcı girişi veya yorumlanması için asgari gereksinimleri ile otomatik olmalıdır ve sonuçları hızlı bir şekilde iade edilmelidir. Bundan başka, cihaz klinik hem de gelişmekte olan ülkelerde yararlı olduğu kompakt ve taşınabilir olmalıdır. Böylece, nokta-bakım uyumlu technol manyetik olarak kaldırılmasının kullanmak için bir cihaz ve metod geliştirdikbağlantı otomatik görüntüleme ve görüntü analizi ile ogy hastanın hücrelerinin bir nüfus yoğunluğu dağılımı ile ilgili sonuçları döndürmek için. Nokta-bakım teknolojileri mevcut klinik laboratuvar test prosedürleri üzerinde kayda değer bir avantaj sunuyoruz. mevcut teknoloji bir klinisyen tarafından sahip olunan çok pahalı ya da sağlık personeli tarafından yürütülecek çok karmaşık. Bu işlemlerin çoğu eğitimli bir teknisyen tarafından yapılmalıdır emek-yoğun protokolleri gerektirir. Bu nedenlerle, bu tür kan veya idrar gibi hasta numuneleri genellikle testin sonuçlarını almak için doktor birkaç gün sürebilir klinik test için bir uzaktan, merkezi test laboratuarı, transfer doktorun ofisinde toplanır. Bu (sigorta ödeyenler üzerinde bir mali yük neden) Bu test çok pahalı ve verimsiz hale getirir, bazı durumlarda tedavi sırasında gecikmelere veya komplikasyonlara neden, ve daha fazla sayıda kılardüşük kaynak ayarları ve gelişmekte olan ülkelerde erişilemez teşhis. Burada, gömülü görüntüleme ve işleme (Şekil 1) ve akıllı telefon-uyumlu bir cihaza (Şekil 2) ile bir cihaz hem de otomatik görüntüleme ve analiz ile birleştiğinde bir manyetik kaldırma tekniği sunuyoruz. Bu manyetik kaldırma tabanlı aygıtlar potansiyele sahip bir geniş uygulanabilir platform teknolojisi farklı tıbbi teşhis uygulamaları bir dizi uygulanacak temsil etmektedir. Manyetik kuvvet ve kaldırma kuvveti, 1, 2, 3: iki kuvvet arasında bir denge göre bir manyetik kaldırma yaklaşımı çalışır. bir tanecik, bir paramanyetik bir ortam içinde süspansiyon haline getirilmiş ve iki Magn arasındaki merkez hattına doğru yönde parçacık bir manyetik kuvvet etki, birbirine bakan kutbu olan iki mıknatıs tarafından üretilen manyetik alana yerleştirildiğinde<html> ets. kaldırma kuvveti süspansiyon ortamı ile karşılaştırıldığında partikül bağıl yoğunluk neden olur ve, çevreleyen ortamda daha yoğun parçacıklar halinde az orta daha yoğun ve aşağı doğru parçacık halinde yukarı doğru olan almaktadır. Bu iki gücün dayanarak, parçacıklar bu iki kuvvetleri dengeleyen alanında bir denge kaldırma pozisyonu ulaşacak; Bu pozisyon, doğrudan daha az yoğun parçacıklar daha alanında düşük levitating yoğun parçacıklar parçacık yoğunluğu ile ilgilidir. Bir görüntüleme modülü ya yerleşik bir akıllı telefon makinesi 4, 5, 6 ya da büyütme merceğinin 7, 8 ile donatılmış bağımsız optik bileşenlerin, parçacık pozisyonları görselleştirmek için kullanılmaktadır. Görüntü işleme, ya bir akıllı telefon uygulaması ile 4, 5,= &quot;xref&quot;&gt; 6 veya dahili bir veri işleme ünitesi 7, 8, daha sonra, bu nedenle, nüfus yoğunluğu dağılımı dağılımını ölçmek ve çekilen görüntülerin işler. Bu mililitre başına ilgi sadece birkaç partiküllerle gibi daha büyük bir numune (analiz etmek için, akışı, parçacıklar olarak kaldırılan doğrudan cihazın içine entegre edilmiş ve görüntüleme bölgesi boyunca (Şekil 2) geçerken analiz edilebilir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig1.jpg" /> Şekil 1: Kendi kendine yeten Manyetik Levitasyonunun Platformu. (A) bir görüntü ekranı olan bir manyetik odaklama modülü, görüntüleme bileşenleri (bir ışık yayan diyot (LED), bir optik mercek ve bir kamera detektörü) ve bir işlem ünitesi içeren kompakt bir manyetik kaldırma cihazı. (B) cro Manyetik alan şiddetiNumune eklenir mıknatıslar arasındaki alanın ss bölüm. alan gücü mıknatıslar yüzeyinde büyük olan ve aralarında merkez de sıfırdır. (C) Parçacıklar, örneğin hücreler gibi, manyetik alan deneyimi çeşitli kuvvetler içinde: manyetikler arasında merkez doğru manyetik kuvvet (F m), büyüklüğü ile parçacığın pozisyonuna göre değişen; süspanse edici ortam o göreceli parçacık yoğunluğuna bağlıdır yerçekimi kuvveti (F g &#39;) ve partikül hareketi direnen bir sürtünme kuvveti (F d). Yenilmez gelen izni ile, çoğaltılamaz, vd. 8 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55012/55012fig2.jpg" /> incirure 2: Smartphone uyumlu Akış destekli Manyetik Levitasyonunun Platformu. (A - c) Ön (a) sırt, yan (b) ve (c) manyetik kaldırma cihazı (d) cihazın bileşenleri şunlardır görüşleri: 1) Manyetik kaldırma modülü, sürekli mıknatıslar, bir büyüteç dahil, ve LED ve ışık difüzörü, bir mikrodenetleyici, pompa sürücü ve Bluetooth alıcısı da dahil olmak üzere 2) akıllı telefon kılıfı, 3) elektronik, 4) mikro pompa tutucu, 5) ayarlanabilir delik, 6) atık tüp tutucu, 7) pil tutucu, 8 ) örnek tutucu, 9) çift amaçlı standı ve kapak. (E) manyetik alan sayesinde numunenin pompalama gösteren şematik akış. (F) alan üzerinden pompalanan farklı yoğunluktaki parçacıklar hale nasıl gösteren manyetik kaldırma modülü, kesiti; daha az gibi Parçacık 1, olarak yoğun parçacıklar, daha yüksek bir kaldırma yüksekliği t dengelenmesi olacakBöyle Parçacık 2. olarak han yoğun parçacıklar, vd Amin, gelen izni ile, çoğaltılmıştır. 1 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55012/55012fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Bu sistemde yoğunluk dağılım analizi için herhangi bir numunenin kullanılması için asgari gereksinimler hücreleri ya da yaklaşık olarak 5 um&#39;den daha büyük ve yaklaşık 250 um (görüntüleme ve görüntü işleme için) boyutu daha düşük parçacıklar ve onun uyumluluğu bir süspansiyonunu elde etmek için yeteneği, burada kullanılan gadobutrol gibi para-manyetik bir solüsyon çözelti içinde karıştırılması. Hastalık teşhis için uyumlu uygulamalar, sağlıklı kontrollere göre bir hastalık taşırken doğal değiştirilmiş bir yoğunluğa sahip olan (I) &#39;in ilgili hücreler olanlar, (ii) bir yoğunluğa değişikliği bir reaktif ya da eklenmesi ile hücre içinde indüklenebilir içerir kısa bir alternatif tedavicubation süresi, ya da (iii) Farklı hücre tipleri tek bir numunede bulunan tanımlanmış ve doğal (ya da tedavi ile) olan benzersiz özelliklerinden yoğunluklarına sahiptir. Orak hücre hastalığı aralıklı vazo-tıkayıcı olaylar ve kronik hemolitik anemi 9 neden olabilir bir kişinin kırmızı kan hücrelerinin (RBC) üretilecek olan hemoglobin, HbS, mutasyona uğramış bir biçimini, neden bir genetik bozukluktur. Bu hemoglobin izoelektrik son derece hassas ama onlar nokta-bakım ayarları ile uyumsuz olduğundan klinik test laboratuarı yapılmalıdır, Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) fraksiyon ya da hemoglobin elektroforezi odaklama kullanılarak teşhis edilir. Orak hücre hastalığı için Çözünürlük ve kağıt bazlı testler önerilmiştir, ancak genellikle sübjektif kullanıcı yorumuna ve doğrulayıcı testler gerektirir edilmiştir. Burada, RB daha yüksek bir yoğunluğa ulaşmak, hangi orak eritrositlerde tanımlamak için bir yoğunluk tabanlı bir yaklaşım kullanırOrak hücre hastalığı olmayan insanlardan Cs. Mekanizma, deoksijene koşulları 10, 11, 12, 13 yaşın altındaki orak hücreli anemi eritrositlerde RBC su kaybına yol açar hemoglobin, HbS mutasyona uğramış formu polimerizasyonunu içerir. Beyaz kan hücreleri (lökosit) ve eritrosit 7: Bu yoğunluğa dayalı yaklaşım yoğunluğu temelinde farklı türde hücrelerin ayrılması için uygulanabilir. Lökosit genel yapısına enfeksiyonları mücadele sorumludur. WBC sitometri kanda bu hücrelerin sayısını ölçmek için kullanılan ve yararlı bir tanı aracı olarak hizmet vermektedir edilebilir. WBC enfeksiyonu, bağışıklık sistemi bozuklukları, ya da lösemi gösterebilir (genellikle mcL başına daha fazla 11.000 hücreleri kabul edilir) normalden yüksek sayar. WBC normal altındaki hesaplar (uL başına 3.500 hücre), otoimmün bozukluklar veya iklimlendirme kaynaklanabiliriyonları zarar veren kemik iliği. alternatif teknolojilerin aksine, burada sunulan işlem lökosit belirlenmesi amacıyla eritrositlerde veya lekeler parçalanması dayanmaz. WBC popülasyon yoğunluğu yoğunluk gradyan santrifüj 2, 3 ile daha önceden hesaplanan RBC nüfustan daha düşük olduğu rapor edilmiştir gibi bu hücre bazlı deney, ayırma işlemi için iki hücre türünün tek doğal yoğunlukları yararlanır. 1 dakikadan daha az gerektiren, 15 dakika ve otomatik görüntüleme ve analiz - uzak konumlarda değiştirici test ile karşılaştırıldığında, bu test, basit numune hazırlama (Şekil 3), 10 içindeki cihazda hücrelerinin ayrılması ile hızlıdır. Bu sayede, cihaz daha iyi, tıbbi kararlarını bildirmek tedavi fiziksel ve psikolojik acı hafifletmek için hemen tatbik izin ve komplikasyonlar derneğimizi riskini azaltmak için hızla sonuçları dönebilirsiniztıbbi bakım bir gecikme ile bir-. Bu teknik sayesinde minimum kullanıcı girişi veya yorumlanması ile bir sonuç döndürür basit örnek hazırlama ve otomatik görüntüleme ve analiz için yerinde klinik ortamlarda ya yapılabilir. Çünkü kalıcı numune analizi için mıknatıslar ve bir akıllı telefon veya görüntüleme ve görüntü işleme için basit elektrikli bileşenlerin ya kullanımını kullanarak basit bir yaklaşım kullanımı, cihaz yanı sıra her test maliyetleri bazı gelişmiş test prosedürleri ile karşılaştırıldığında çok az.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="938">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Gadavist (Bayer)</td>
			<td style="width:257px;">Jefferson Medical and Imaging</td>
			<td style="width:119px;">2068062</td>
			<td style="width:241px;">Gadavist contains 1M gadobutrol, a chelate of gadolinium. We purchased 2 mL vials with 15/ca.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Square glass microcapillary tubes</td>
			<td style="width:257px;">Vitrocom</td>
			<td style="width:119px;">8270</td>
			<td>50 mm length is sufficient</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:321px;">Sodium metabisulfite</td>
			<td style="width:257px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S9000</td>
			<td>Chemical formula: Na2S2O5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Leica Microsystems Critoseal tube sealant</td>
			<td style="width:257px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">02-676-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Hank&#39;s Balanced Salt Solution</td>
			<td style="width:257px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">H9269&#160;SIGMA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Trypsin-EDTA</td>
			<td style="width:257px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">T4049</td>
			<td>Or other reagent as recommended for the cell type used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">MICROLET 2 Adjustable Lancing Device</td>
			<td style="width:257px;">Walgreens</td>
			<td style="width:119px;">246567</td>
			<td>Any lancing device is acceptable when used according to biosafety protocols</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Microlet Lancets</td>
			<td style="width:257px;">Walgreens</td>
			<td style="width:119px;">667474</td>
			<td>Must be dispoable and not reused</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">Hausser Bright-Line Phase Hemacytometer</td>
			<td style="width:257px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">02-671-6</td>
			<td>Or any preferred method for cell counting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:321px;">ACK Lysing Buffer</td>
			<td style="width:257px;">ThermoFisher</td>
			<td style="width:119px;">A1049201&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

orak hücre hastalığı tanısı için kullanılan bir tekniktir hücre yoğunluğu dağılımı analizi için, hedef hücre popülasyonunun dağılımının genişliği tespit etmektir. orak hücre hastalığı olmayan hastalardan alınan kan hücreleri öngörülebilir bir genişlik içinde sınırlı olacaktır. Orak hücre hastalığı olan hastalardan alınan hücreler hücre dağılımı bir düşüş eğikliği, daha geniş bir bölgesi boyunca dağıtılacak herhangi bir uygulam...

Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics at JoVE.com

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

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 ...

magnetic-levitation-coupled-with-portable-imaging-analysis-for

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Equilibrium of a Particle

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K Görüntüleme.  University of Connecticut. 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.

Video: Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Hybrid &#181;CT-FMT imaging and image analysis

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to assess the biodistribution of novel probes and to assess disease progression using established molecular probes or reporter genes. The combination with an anatomical modality, e.g., micro computed tomography (&#181;CT), is beneficial for image analysis and for fluorescence reconstruction. We describe a protocol for multimodal &#181;CT-FMT imaging including the image processing steps necessary to extract quantitative measurements. After preparing the mice and performing the imaging, the multimodal data sets are registered. Subsequently, an improved fluorescence reconstruction is performed, which takes into account the shape of the mouse. For quantitative analysis, organ segmentations are generated based on the anatomical data using our interactive segmentation tool. Finally, the biodistribution curves are generated using a batch-processing feature. We show the applicability of the method by assessing the biodistribution of a well-known probe that binds to bones and joints.

Hybrid  &#181;CT-FMT imaging and image analysis

We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (&#181;CT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

Hibrid uCT-FMT görüntüleme ve görüntü analizi

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to ...

Biyomühendislik

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan electron-paramagnetic-resonance (RS-EPR), which can provide quantitative information under in vivo conditions on oxygen concentration, pH, redox status and concentration of signaling molecules (i.e., OH&#8226;, NO&#8226;). The RS-EPR technique has a higher sensitivity, improved spatial resolution (1 mm), and shorter acquisition time in comparison to the standard continuous wave (CW) technique. A variety of phantom configurations have been tested, with spatial resolution varying from 1 to 6 mm, and spectral width of the reporter molecules ranging from 16 &#181;T (160 mG) to 5 mT (50 G). A cross-loop bimodal resonator decouples excitation and detection, reducing the noise, while the rapid scan effect allows more power to be input to the spin system before saturation, increasing the EPR signal. This leads to a substantially higher signal-to-noise ratio than in conventional CW EPR experiments.

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

A new electron paramagnetic resonance (EPR) method, rapid scan EPR (RS-EPR), is demonstrated for 2D spectral spatial imaging which is superior to the traditional continuous wave (CW) technique and opens new venues for in vivo imaging. Results are demonstrated at 250 MHz, but the technique is applicable at any frequency.

Hızlı Tarama Elektron Paramagnetik Rezonans Görüntüleme Fizyolojik Önemli Parametreler için Yeni bulvarlar açar<em&gt; İn Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

En iyi duruma getirilmiş kurulum ve manyetik etki alanı görüntüleme ile Situ histeresis ölçüm için iletişim kuralı

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Proteases are multi-functional enzymes that specialize in the hydrolysis of peptide-bonds and control broad biological processes including homeostasis and allostasis. Moreover, dysregulated protease activity drives pathogenesis and is a functional biomarker of diseases such as cancer; therefore, the ability to detect protease activity in vivo may provide clinically relevant information for biomedical diagnostics. The goal of this protocol is to create nanosensors that probe for protease activity in vivo by producing a quantifiable signal in urine. These protease nanosensors consist of two components: a nanoparticle and substrate. The nanoparticle functions to increase circulation half-life and substrate delivery to target disease sites. The substrate is a short peptide sequence (6-8 AA), which is designed to be specific to a target protease or group of proteases. The substrate is conjugated to the surface of the nanoparticle and is terminated by a reporter, such as a fluorescent marker, for detection. As dysregulated proteases cleave the peptide substrate, the reporter is filtered into urine for quantification as a biomarker of protease activity. Herein we describe construction of a nanosensor for matrix metalloproteinase 9 (MMP9), which is associated with tumor progression and metastasis, for detection of colorectal cancer in a mouse model.

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Proteases are tightly regulated enzymes involved in fundamental biological processes, and dysregulated protease activity drives progression of complex diseases such as cancer. This method&#39;s goal is to create nanosensors that measure protease activity in vivo by producing a cleavage signal that is detectable from host urine and discriminates disease.

Nanosensors için noninvaziv tanı koyma proteaz aktivitesi Vivo tespit

Proteases are multi-functional enzymes that specialize in the hydrolysis of peptide-bonds and control broad biological processes including homeostasis and ...

Using Nanoplasmon-Enhanced Scattering and Low-Magnification Microscope Imaging to Quantify Tumor-Derived Exosomes

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes have the potential to serve as biomarkers for disease diagnosis and to monitor disease progression and treatment response. However, most exosome analysis procedures require exosome isolation and purification steps, which are usually time-consuming and labor-intensive, and thus of limited utility in clinical settings. This report describes a rapid procedure to analyze specific biomarkers on the outer membrane of exosomes without requiring separate isolation and purification steps. In this method, exosomes are captured on the surface of a slide by exosome-specific antibodies and then hybridized with nanoparticle-conjugated antibody probes specific to a disease. After hybridization, the abundance of the target exosome population is determined by analyzing low-magnification dark-field microscope (LMDFM) images of the bound nanoparticles. This approach can be easily adopted for research and clinical use to analyze membrane-associated exosome biomarkers linked to disease.

Clinical translation of exosome-derived biomarkers for diseased and malignant cells is hindered by the lack of rapid and accurate quantification methods. This report describes the use of low-magnification dark-field microscope images to quantify specific exosome subtypes in small volume serum or plasma samples.

Tümör türevi Exosomes ölçmek için Nanoplasmon-gelişmiş saçılma ve düşük büyütme mikroskop görüntüleme kullanma

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes ...

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

The fundamental limit to in vivo imaging applications of hyperpolarized 13C-enriched compounds is their finite spin-lattice relaxation times. Various factors affect the relaxation rates, such as buffer composition, solution pH, temperature, and magnetic field. In this last regard, the spin-lattice relaxation time can be measured at clinical field strengths, but at lower fields, where these compounds are dispensed from the polarizer and transported to the MRI, the relaxation is even faster and difficult to measure. To have a better understanding of the amount of magnetization lost during transport, we used fast field-cycling relaxometry, with magnetic resonance detection of 13C nuclei at ~0.75 T, to measure the nuclear magnetic resonance dispersion of the spin-lattice relaxation time of hyperpolarized [1-13C]pyruvate. Dissolution dynamic nuclear polarization was used to produce hyperpolarized samples of pyruvate at a concentration of 80 mmol/L and physiological pH (~7.8). These solutions were rapidly transferred to a fast field-cycling relaxometer so that relaxation of the sample magnetization could be measured as a function of time using a calibrated small flip angle (3&#176;-5&#176;). To map the T1 dispersion of the C-1 of pyruvate, we recorded data for different relaxation fields ranging between 0.237 mT and 0.705 T. With this information, we determined an empirical equation to estimate the spin-lattice relaxation of the hyperpolarized substrate within the mentioned range of magnetic fields. These results can be used to predict the amount of magnetization lost during transport and to improve experimental designs to minimize signal loss.

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

We present a protocol to measure the magnetic field dependence of the spin-lattice relaxation time of 13C-enriched compounds, hyperpolarized by means of dynamic nuclear polarization, using fast field-cycled relaxometry. Specifically, we have demonstrated this with [1-13C]pyruvate, but the protocol could be extended to other hyperpolarized substrates.

Hiperpolarize Spin-Kafes Gevşeme manyetik alan bağımlılığının ölçülmesi [1-13C]pirüuvat

The fundamental limit to in vivo imaging applications of hyperpolarized 13C-enriched compounds is their finite spin-lattice relaxation times. Various ...

Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has been challenged. Here, we fabricate iron oxide nanoparticle shelled microbubbles (NSMs) through self-assembly, synergizing magnetic, acoustic, and optical responsiveness in one nanotherapeutic platform. Iron oxide nanoparticles serve as both magnetic and photothermal agents. Once intravenously injected, NSMs can be magnetically guided to the tumor site. Ultrasound triggers the release of iron oxide nanoparticles, facilitating the penetration of nanoparticles deep into the tumor due to the cavitation effect of microbubbles. Thereafter, magnetic hyperthermia and photothermal therapy can be performed on the tumor for combinational cancer therapy, a solution for cancer resistance due to the tumor heterogeneity. In this protocol, the synthesis and characterization of NSMs including structural, chemical, magnetic and acoustic properties were performed. In addition, the anti-cancer efficacy by thermal therapy was investigated using in vitro cell cultures. The proposed delivery strategy and combination therapy holds great promise in cancer treatment to improve both delivery and anticancer efficacies.

Presented here is a protocol for the fabrication of iron oxide nanoparticle-shelled microbubbles (NSMs) through self-assembly, synergizing magnetic, acoustic, and optical responsiveness in one nanotherapeutic platform for magnetic hyperthermia and photothermal combination cancer therapy.

Manyetik Hipertermi ve Pothototermal Kombinasyon Kanser Tedavisi için Manyetik, Akustik ve Optik-Üçlü Duyarlı Mikrobubbles

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

High-Dimensionality Flow Cytometry for Immune Function Analysis of Dissected Implant Tissues

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. Considering an implant as a foreign body, a hostile and dysregulated immune response may result in the rejection of the implant, while a regulated response and regaining of homeostasis can lead to its acceptance. Analyzing the microenvironments of implants dissected out under in vivo or ex vivo&#160;settings can help in understanding the pattern of immune response, which can ultimately help in developing new generations of biomaterials. Flow cytometry is a well-known technique for characterizing immune cells and their subsets based on their cell surface markers. This review describes a protocol based on manual dicing, enzymatic digestion, and filtration through a cell strainer for the isolation of uniform cell suspensions from dissected implant tissue. Further, a multicolor flow cytometry staining protocol has been explained, along with steps for initial cytometer settings to characterize and quantify these isolated cells by flow cytometry.

Isolation of cells from dissected implants and their characterization by flow cytometry can significantly contribute to understanding the pattern of immune response against implants. This paper describes a precise method for the isolation of cells from dissected implants and their staining for flow cytometric analysis.

Diseke İmplant Dokularının İmmün Fonksiyon Analizi için Yüksek Boyutluluk Akış Sitometrisi

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. ...

Quantifying Fibrillar Collagen Organization with Curvelet Transform-Based Tools

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression of a wide range of diseases including breast, ovarian, kidney, and pancreatic cancers. Freely available fiber quantification software tools are mainly focused on the calculation of fiber alignment or orientation, and they are subject to limitations such as the requirement of manual steps, inaccuracy in detection of the fiber edge in noisy background, or lack of localized feature characterization. The collagen fiber quantitation tool described in this protocol is characterized by using an optimal multiscale image representation enabled by curvelet transform (CT). This algorithmic approach allows for the removal of noise from fibrillar collagen images and the enhancement of fiber edges to provide location and orientation information directly from a fiber, rather than using the indirect pixel-wise or window-wise information obtained from other tools. This CT-based framework contains two separate, but linked, packages named &#8220;CT-FIRE&#8221; and &#8220;CurveAlign&#8221; that can quantify fiber organization on a global, region of interest (ROI), or individual fiber basis. This quantification framework has been developed for more than ten years and has now evolved into a comprehensive and user-driven collagen quantification platform. Using this platform, one can measure up to about thirty fiber features including individual fiber properties such as length, angle, width, and straightness, as well as bulk measurements such as density and alignment. Additionally, the user can measure fiber angle relative to manually or automatically segmented boundaries. This platform also provides several additional modules including ones for ROI analysis, automatic boundary creation, and post-processing. Using this platform does not require prior experience of programming or image processing, and it can handle large datasets including hundreds or thousands of images, enabling efficient quantification of collagen fiber organization for biological or biomedical applications.

Here, we present a protocol to use a curvelet transform-based, open-source MATLAB software tool for quantifying fibrillar collagen organization in the extracellular matrix of both normal and diseased tissues. This tool can be applied to images with collagen fibers or other types of line-like structures.

Curvelet Transform Tabanlı Araçlarla Fibrillar Kollajen Organizasyonunu Ölçme

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, differentiation, morphology, and molecular synthesis. However, variables such stimuli strength and stimulation times need to be considered when stimulating either cells, tissues or scaffolds. Given that EFs and MFs vary according to cellular response, it remains unclear how to build devices that generate adequate biophysical stimuli to stimulate biological samples. In fact, there is a lack of evidence regarding the calculation and distribution when biophysical stimuli are applied. This protocol is focused on the design and manufacture of devices to generate EFs and MFs and implementation of a computational methodology to predict biophysical stimuli distribution inside and outside of biological samples. The EF device was composed of two parallel stainless-steel electrodes located at the top and bottom of biological cultures. Electrodes were connected to an oscillator to generate voltages (50, 100, 150 and 200 Vp-p) at 60 kHz. The MF device was composed of a coil, which was energized with a transformer to generate a current (1 A) and voltage (6 V) at 60 Hz. A polymethyl methacrylate support was built to locate the biological cultures in the middle of the coil. The computational simulation elucidated the homogeneous distribution of EFs and MFs inside and outside of biological tissues. This computational model is a promising tool that can modify parameters such as voltages, frequencies, tissue morphologies, well plate types, electrodes and coil size to estimate the EFs and MFs to achieve a cellular response.

This protocol describes the step-by-step process to build both electrical and magnetic stimulators used to stimulate biological tissues. The protocol includes a guideline to simulate computationally electric and magnetic fields and manufacture of stimulator devices.

Biyolojik Dokuların Uyarılması için Elektrikli ve Manyetik Alan Cihazları

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...