Name: high-resolution fiber-optic microendoscopy for in situ cellular imaging
Uploaded: 2011-01-11T22:01:00
Duration: 13 min 49 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging at JoVE.com

इस शोध आंशिक रूप से स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों, अनुदान EB007594 R01, रक्षा स्तन कैंसर रिसर्च प्रोग्राम के विभाग, BCO74699P7 प्रस्ताव, और सुसान जी Komen फाउंडेशन अनुदान 26152/98188972 द्वारा वित्त पोषित किया गया था.

<ol>
	<li>Pierce, M. C., Javier, D. J., Richards-Kortum, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+contrast+agents+and+imaging+systems+for+detection+and+diagnosis+of+cancer.">Optical contrast agents and imaging systems for detection and diagnosis of cancer.</a> Int. J. Cancer. 123, 1979-1990 (2008).</li><li>Muldoon, T. J., Pierce, M. C., Nida, D. L., Williams, M. D., Gillenwater, A., Richards-Kortum, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcellular-resolution+molecular+imaging+within+living+tissue+by+fiber+microendoscopy.">Subcellular-resolution molecular imaging within living tissue by fiber microendoscopy.</a> Opt. Express. 15, 16413-16423 (2007).</li><li>Muldoon, T. J., Anandasabapathy, S., Maru, D., Richards-Kortum, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+imaging+in+Barrett's+esophagus:+a+novel,+low-cost+endoscopic+microscope.">High-resolution imaging in Barrett's esophagus: a novel, low-cost endoscopic microscope.</a> Gastrointest. Endosc. 68, 737-744 (2008).</li><li>Muldoon, T. J., Thekkek, N., Roblyer, D., Maru, D., Harpaz, N., Potack, J., Anandasabapathy, S., Richards-Kortum, R. <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+quantitative+image+analysis+criteria+for+the+high-resolution+microendoscopic+detection+of+neoplasia+in+Barrett's+esophagus.">Evaluation of quantitative image analysis criteria for the high-resolution microendoscopic detection of neoplasia in Barrett's esophagus.</a> J. Biomed. Opt. 15, 026027-026027 (2010).</li><li>Zhong, W., Celli, J. P., Rizvi, I., Mai, Z., Spring, B. Q., Yun, S. H., Hasan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+high-resolution+fluorescence+microendoscopy+for+ovarian+cancer+detection+and+treatment+monitoring.">In vivo high-resolution fluorescence microendoscopy for ovarian cancer detection and treatment monitoring.</a> Br. J. Cancer. 101, 2015-2022 (2009).</li><li>Dubaj, V., Mazzolini, A., Wood, A., Harris, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optic+fibre+bundle+contact+imaging+probe+employing+a+laser+scanning+confocal+microscope.">Optic fibre bundle contact imaging probe employing a laser scanning confocal microscope.</a> J. Microsc. 207, 108-117 (2002).</li><li>Dromard, T., Ravaine, V., Ravaine, S., L&#233;v&#234;que, J. -. L., Sojic, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+in+vivo+imaging+of+human+skin+corneocytes+by+means+of+an+optical+fiber+bundle.">Remote in vivo imaging of human skin corneocytes by means of an optical fiber bundle.</a> Rev. Sci. Inst. 78, 053709-05 (2007).</li><li>Udovich, J. A., Kirkpatrick, N. D., Kano, A., Tanbakuchi, A., Utzinger, U., Gmitro, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+background+and+transmission+characteristics+of+fiber+optic+imaging+bundles.">Spectral background and transmission characteristics of fiber optic imaging bundles.</a> Appl. Opt. 47, 4560-4568 (2008).</li><li>Barretto, R. P. J., Messerschmidt, B., Schnitzer, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+fluorescence+imaging+with+high-resolution+microlenses.">In vivo fluorescence imaging with high-resolution microlenses.</a> Nat. Methods. 6, 511-512 (2009).</li><li>Rouse, A. R., Kano, A., Udovich, J. A., Kroto, S. M., Gmitro, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+demonstration+of+a+miniature+catheter+for+a+confocal+microendoscope.">Design and demonstration of a miniature catheter for a confocal microendoscope.</a> Appl. Opt. 43, 5763-5771 (2004).</li><li>Kester, R. T., Christenson, T., Richards-Kortum, R., Tkaczyk, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+cost,+high+performance,+self-aligning+miniature+optical+systems.">Low cost, high performance, self-aligning miniature optical systems.</a> Appl. Opt. 48, 3375-3384 (2009).</li></ol>

सांसद और उप खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है. RRK microendoscopic इमेजिंग प्लेटफार्मों के लिए संबंधित पेटेंट धारण.

उच्च संकल्प microendoscopy तकनीक वर्णित यहाँ बगल में सेलुलर विस्तार दृश्यमान करने के लिए एक लचीला, मजबूत, और लागत प्रभावी विधि के साथ बुनियादी जैव चिकित्सा और नैदानिक ​​अनुसंधान के क्षेत्रों में शोधकर्ताओं प्रदान करता है. हम इमेजिंग प्रणाली कोडांतरण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन है और इन विट्रो में सेल संस्कृति में इसके उपयोग का प्रदर्शन किया है, और जानवर में और vivo में मानव ऊतकों. जबकि यहाँ प्रस्तुत इमेजिंग परिणाम एक फ्लोरोसेंट विपरीत एजेंट के रूप में proflavine प्रयोग किया जाता है, अन्य समूहों एलईडी रोशनी तरंगदैर्य और अन्य 5-7 रंगों के / उत्तेजना उत्सर्जन स्पेक्ट्रा मैच चुना फिल्टर के साथ प्रणाली के संस्करणों का प्रदर्शन किया है. संकल्प और क्षेत्र के देखने के शुरू में रिक्ति कोर - कोर और बंडल फाइबर ऑप्टिक इमेजिंग व्यास द्वारा निर्धारित कर रहे हैं. हम लगभग 4 सुक्ष्ममापी कोर कोर रिक्ति, इमेजिंग और 330 सुक्ष्ममापी (1 फिल्म), 720 सुक्ष्ममापी (चित्रा 2, चित्र 3a, ख), और 1400 सुक्ष्ममापी (चित्रा -3 सी) के व्यास के साथ बंडलों का इस्तेमाल किया है. छोटे बंडलों संकरा गेज सुई के माध्यम से पारित कर दिया जा सकता है और काफी अधिक बड़ा फाइबर से अधिक लचीला कर रहे हैं. हम और 8 अन्य, कुछ मामलों में उल्लेख किया है, फाइबर से autofluorescence उत्सर्जन की उपस्थिति ही बंडल. जब यूवी तरंगदैर्य पर fluorophores उत्तेजित, या लाल वर्णक्रमीय रेंज में उत्सर्जन एकत्र करने का प्रयास, फाइबर बंडल autofluorescence समग्र मापा संकेत करने के लिए योगदान के स्तर पर ध्यान दिया जाना चाहिए. जबकि उच्च संकल्प microendoscopy काम के सबसे करने की तारीख की रिपोर्ट एक नंगे फाइबर बंडल इस्तेमाल किया गया है, अतिरिक्त बढ़ाई मुस्कराहट बाहर का टिप करने के लिए बंधुआ लेंस के उपयोग के द्वारा उपलब्ध कराया जा सकता है. मुस्कराहट लेंस एक सरल और किफायती तरीका प्रदान करते हैं स्थानिक संकल्प में वृद्धि, हालांकि उनके ऑप्टिकल aberrations और सीमित एनए के लिए संवेदनशीलता को अच्छी तरह से मान्यता प्राप्त है. यदि मुस्कराहट लेंस प्रदर्शन एक विशेष आवेदन, संकर मुसकान / गोलाकार लेंस उद्देश्यों 9 या लघु उद्देश्य लेंस असेंबलियों के लिए अपर्याप्त है 10-11 नियोजित किया जा सकता है. microendoscope उच्च संकल्प अनिवार्य रूप से यहाँ वर्णित एक व्यापक क्षेत्र महामारी प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप के रूप में संचालित है, इसलिए कोई ऑप्टिकल सेक्शनिंग (के रूप में confocal या nonlinear माइक्रोस्कोपी में) उम्मीद की जानी है. हमारे अनुभव में, 455 एनएम उत्तेजना प्रकाश और एक विपरीत एजेंट के रूप में सामयिक proflavine का उपयोग कर, प्रकाश मुख्य रूप से एक कुछ सेल परतों को इसी गहराई से एकत्र किया जाता है. इस प्रोटोकॉल के लिए पाठक benchtop पर microendoscope उच्च संकल्प इकट्ठा करने के लिए, 10 के एक कॉम्पैक्ट पदचिह्न के साथ &quot;x 8&quot; सक्षम चाहिए. अगर वांछित, सिस्टम एक बॉक्स में संलग्न किया जा सकता है और बिजली के घटकों (एलईडी और कैमरा) एक बैटरी पैक (चित्रा 1 दिन) के द्वारा संचालित है. कई कॉम्पैक्ट कैमरे आईईईई 1394 (FireWire) और मेजबान कंप्यूटर के यूएसबी पोर्ट के द्वारा संचालित किया जा सकता है है.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>CCD camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Point Grey Research</td>
<td>GRAS-14S5M</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>LED</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>M455L2</td>
<td>Selected for use with proflavine &#x2013; other fluorophores may require different parts</td>
</tr>
<tr>
<td>Excitation filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Semrock</td>
<td>452/45</td>
<td>Selected for use with proflavine &#x2013; other fluorophores may require different parts</td>
</tr>
<tr>
<td>Emission filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Semrock</td>
<td>550/88</td>
<td>Selected for use with proflavine &#x2013; other fluorophores may require different parts</td>
</tr>
<tr>
<td>Dichroic mirror</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Chroma</td>
<td>485 DCLP</td>
<td>Selected for use with proflavine &#x2013; other fluorophores may require different parts</td>
</tr>
<tr>
<td>Objective lens</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs (Olympus)</td>
<td>RMS 10X</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tube lens</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>AC-254-150-A1</td>
<td>Select focal length to achieve required magnification to CCD</td>
</tr>
<tr>
<td>Condenser lens</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>ACL2520</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Cage cube unit</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>C6W, B1C, B3C, B5C, SM1CP2</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Cage rods and plates</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>ER05 (x4), ER1.5 (x2), ER2 (x2), ER6 (x2), CP02 (x3)</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Fold mirror unit</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>KCB1, PF10-03-G01</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Lens tubes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>SM1L05, SM1L30, SM1V05 (or SM1Z)</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Adapters / couplers</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>SM1A3, SM1A9, SM1T2 (x2)</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>SMA connectors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>SM1SMA, 11040A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>LED driver</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thorlabs</td>
<td>LEDD1B TPS001</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Fiber optic bundle</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sumitomo</td>
<td>IGN-08/30</td>
<td>Larger or smaller bundles are available (Sumitomo / Fujikura)</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

high-resolution fiber-optic microendoscopy for in situ cellular imaging

कई जैविक और नैदानिक ​​अध्ययन अनुदैर्ध्य और आकारिकी और सेलुलर स्तर संकल्प के साथ समारोह का अध्ययन और विश्लेषण की आवश्यकता है. परंपरागत रूप से, कई प्रयोगों समानांतर में चलाए जा रहे हैं व्यक्तिगत अनुक्रमिक समय बिंदुओं पर प्रकाश माइक्रोस्कोपी द्वारा मूल्यांकन के लिए अध्ययन से हटा नमूनों के साथ. कई intravital तकनीक confocal, multiphoton के साथ विकसित किया गया है, और दूसरी हार्मोनिक माइक्रोस्कोपी सभी उनके इमेजिंग के लिए 1 बगल में इस्तेमाल किया जा करने की क्षमता का प्रदर्शन. इन पद्धतियों के साथ, तथापि, आवश्यक बुनियादी ढांचे जटिल और महंगी है, स्कैनिंग लेजर प्रणाली और जटिल प्रकाश स्रोतों को शामिल. यहाँ हम जो एक बंद-the-शेल्फ घटकों का उपयोग कर 5000 के लिए अमेरिकी डॉलर के तहत दिन में बनाया जा सकता है है डिजाइन और एक microendoscope उच्च संकल्प के विधानसभा के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. मंच छवि संकल्प के संदर्भ में लचीलापन प्रदान करता है, क्षेत्र के देखने के लिए, और ऑपरेटिंग तरंगदैर्ध्य, और हम का वर्णन कैसे इन मानकों को आसानी से करने के लिए अंत उपयोगकर्ता की विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए संशोधित कर सकते हैं. हम और दूसरों को इन विट्रो सेल 2-5 संस्कृति में उच्च संकल्प microendoscope (HRME) का उपयोग 6 excised और रहने वाले जानवर ऊतकों 2,5, और 2,7 vivo में मानव ऊतकों में पता लगाया है . उपयोगकर्ता proflavine 2-4, benzoporphyrin व्युत्पन्न monoacid अंगूठी एक 5 (BPD एमए), और fluoroscein 6,7, जो सभी के पूर्ण प्राप्त हुआ है या एफडीए से investigational अनुमोदन सहित, कई अलग अलग फ्लोरोसेंट विपरीत एजेंटों के उपयोग की सूचना दी है मानव विषयों में उपयोग करने के लिए. उच्च संकल्प microendoscopy, फार्म यहाँ वर्णित में, मूल और नैदानिक ​​विज्ञान में काम कर रहे शोधकर्ताओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अपील कर सकते हैं. तकनीक एक प्रभावी और आर्थिक दृष्टिकोण है जो पारंपरिक benchtop माइक्रोस्कोपी, उपयोगकर्ता उच्च संकल्प, बगल में अनुदैर्ध्य इमेजिंग प्रदर्शन करने के लिए सक्षम करने से पूरक प्रदान करता है.

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High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging

कई जैविक और नैदानिक ​​स्थितियों में यह सेलुलर प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए फायदेमंद है के रूप में वे अपनी मूल microenvironment में विकसित. यहाँ हम विधानसभा और एक कम लागत फाइबर ऑप्टिक माइक्रोस्कोप जो सेल संस्कृति, जानवरों के अध्ययन और नैदानिक ​​रोगी अध्ययन में वास्तविक समय इमेजिंग प्रदान कर सकते हैं उपयोग का वर्णन.

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