Name: wide-field fluorescent microscopy and fluorescent imaging flow cytometry on a cell-phone
Uploaded: 2013-04-11T09:00:00
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A. Ozcan dankt die Unterstützung der Presidential Early Career Award für Wissenschaftler und Ingenieure (PECASE), Army Research Office (ARO) Young Investigator Award, der National Science Foundation (NSF) CAREER Award, Office of Naval Research (ONR) Young Investigator Award und National Institutes of Health (NIH) Director New Innovator Award DP2OD006427 aus dem Büro des Direktors, National Institutes of Health.

In diesem Abschnitt stellen wir die experimentelle Protokolle für unsere Handy-Basis Weitfeld-Mikroskopie 13 und opto-fluidischen Imaging-Zytometrie Plattform 14. Wir verwenden fluoreszierenden Perlen und fluoreszenzmarkierten weißen Blutkörperchen, diese bildgebende Plattformen testen. A. Herstellung von Cell-phone Basierend Weitwinkel-Fluoreszenzmikroskop und Optofluidikvorrichtung Imaging Durchflusszytometer Das Mobiltelefon basiert wide-...

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	<li>Sklar, L. 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F., Yaglidere, O., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optofluidic+fluorescent+imaging+cytometry+on+a+cell+phone.">Optofluidic fluorescent imaging cytometry on a cell phone.</a> Analytical Chemistry. 83, 6641-6647 (2011).</li><li>Suzuki, S., Abe, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+Visualand+Graphics.">Computer Visualand Graphics.</a> Image Processing. 30, 32-46 (1985).</li><li>Zhu, H., Sikora, U., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dot+enabled+detection+of+Escherichia+coli+using+a+cell-phone.">Quantum dot enabled detection of Escherichia coli using a cell-phone.</a> Analyst. 137, 2541-2544 (2012).</li><li>Mudanyali, O., Dimitrov, S., Sikora, U., Padmanabhan, S., Navruz, I., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+Rapid-Diagnostic-Test+Reader+Platform+on+a+Cellphone.">Integrated Rapid-Diagnostic-Test Reader Platform on a Cellphone.</a> Lab on a Chip. 12 (15), (2012).</li><li>Candes, E. J., Romberg, J. K., Tao, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+signal+recovery+from+incomplete+and+inaccurate+measurements.">Stable signal recovery from incomplete and inaccurate measurements.</a> Communication of Pure and Applied Mathematics. 59, 1207-1223 (2006).</li></ol>

Wir haben unsere bisherigen Ergebnisse auf Mobiltelefons basierend Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie und opto-fluidische Bildgebung Durchflusszytometrie unter Verwendung leicht und kompakt opto-fluidische Anhänge auf Handy-Kameras präsentiert. Mit dieser Plattform Technologie, die wir abgebildet fluoreszierenden Objekten einschließlich Mikro-Partikel und beschriftet weißen Blutkörperchen in Vollblutproben. Daher könnte diese kompakte und kostengünstige Handy-basierte Fluoreszenz-Bildgebung Toolset nützlich sein f?...

Mikroskopie und Durchflusszytometrie sind weit Techniken 1-12 in der biomedizinischen und der wissenschaftlichen Forschung sowie der klinischen Diagnostik zum Zählen und Charakterisierung von verschiedenen Zelltypen verwendet. Allerdings sind herkömmliche Mikroskope und Durchflusszytometrie Instrumenten relativ komplex und teuer, was ihren Einsatz begrenzt, hauptsächlich etablierten zentralen Labors. Vor kurzem haben wir eine kompakte und leichte Fluoreszenz-Bildgebung Durchflusszytometrie und Mikroskopie Gerät auf einem Handy, 13,14 integriert, zeigt Versprechen entwickelt kostengünstig übersetzen Fluoreszenzmikroskopie, Durchflusszytometrie und verwandten Mikro-Analyse Techniken, um mit begrenzten Ressourcen Umgebungen für verschiedenen Anwendungen der Telemedizin Auswirkungen der globalen Gesundheit. In der optofluidischer Durchflusszytometrie Konfiguration (siehe z. B. Abbildung 1C und 1D), ist ein speziell angefertigten Polydimethylsiloxan (PDMS) basiert mikrofluidischen Kanal positioned vor dem Mobiltelefon Kamera-Einheit, wobei Licht emittierende Dioden-(LED) sind an den Kanten des Kanals Stumpfschweißen gekoppelt. Diese mikrofluidischen Chip zusammen mit der flüssigen Probe im Inneren bildet einen opto-fluidische planaren Wellenleiter (zusammengesetzt aus beispielsweise PDMS-Flüssig-PDMS), so dass das Anregungslicht geführt wird, gleichmäßig zu pumpen die fluoreszierend markierten Proben innerhalb des Mikrokanals. Die Fluoreszenzemission von diesen markierten Objekte, z. B. Zellen, wird ferner durch eine zusätzliche Linse direkt nach dem Mobiltelefon Kamera-Einheit platziert abgebildet wird und auf dem Mobiltelefon Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) Bildsensor abgebildet. Da die Fluoreszenzemission senkrecht zur Anregungslichtpfad gesammelt, ist eine kostengünstige Kunststoff Absorptionsfilter ausreicht, um das gestreute Anregungslicht zu entfernen und einen angemessenen Dunkelfeld-Hintergrund für Fluoreszenz-Bildgebung erforderlich sind. Mit einer ähnlichen opto-fluidischen Design, können wir auch Bild die fluoreszierenden Objekte in statIC-Modus (siehe 1A und 1B), in dem die fluoreszierenden Teilchen zwischen zwei Glasplatten eingeschlossen sind gleitet statt Durchströmen eines mikrofluidischen Kanals und der Fluoreszenzemission von dieser fluoreszierenden Teilchen durch das Mobiltelefon CMOS-Bildsensor für Partikelzählung und eingefangen Charakterisierung. Basierend auf verschiedenen Anwendungsanforderungen, Durchflusszytometrie oder Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie ausgewählt werden. Zum Beispiel könnte Mobiltelefons Durchflusszytometrie Vorrichtung besonders nützlich zum Screening großer Volumina flüssiger Proben (zB ein paar ml) für die Detektion von seltenen Zellen oder Pathogenen. In diesem Manuskript wir einige unserer jüngsten Ergebnisse auf der Integration der Fluoreszenz-Mikroskopie und Imaging Durchflusszytometrie Tools auf einem Mobiltelefon mit kompakten und kostengünstigen opto-fluidischen Anlagen. Diese cell-phone-basierten Mikro-Analyse, Imaging-Zytometrie und Sensorik Plattformen könnten bieten verschiedene Möglichkeitenfür Telemedizin und Point-of-Care-Diagnostik, insbesondere Auswirkungen auf unseren Kampf gegen die globale gesundheitliche Herausforderungen in beschränkten Ressourcen Regionen der Welt.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Name </td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number </td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell-phone</td>
			<td>Sony</td>
			<td>Sony Ericsson Aino</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td># NT45-302</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspherical lens</td>
			<td>Thorlab</td>
			<td># C230TME-A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>#NT54-46</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blue LED</td>
			<td>Digikey</td>
			<td>#365-1201-ND</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Battery</td>
			<td>Digikey</td>
			<td>#P032-ND</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene tube</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>#05-408-129</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Red blood cell lysing buffer</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>R7757</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER KIT</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Red fluorescent beads (10 &mu;m)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>#F8834</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green fluorescent beads (10 &mu;m)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>#F8836</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYTO16 nucleic acid fluorescent labeling</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td># S7578</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wide-field fluorescent microscopy and fluorescent imaging flow cytometry on a cell-phone

Fluoreszenzmikroskopie und Durchflusszytometrie sind weit Werkzeugen in der biomedizinischen Forschung und der klinischen Diagnostik eingesetzt. Allerdings sind diese Geräte sind in der Regel relativ sperrig und teuer, so dass sie weniger wirksam in den beschränkten Ressourcen-Einstellungen. Potenziell Bewältigung dieser Einschränkungen haben wir vor kurzem die Integration von Weitfeld-Fluoreszenz-Mikroskopie und Imaging Durchflusszytometrie Tools auf Handys gezeigt mit kompakten, leichten und kostengünstigen opto-fluidischen Anlagen. In unserem Durchflusszytometrie Design sind fluoreszenzmarkierte Zellen durch einen mikrofluidischen Kanal, der über dem bestehenden Handy-Kamera positioniert gespült wird. Batteriebetriebenen Leuchtdioden (LEDs) sind an der Seite des mikrofluidischen Chips, die effektiv wirkt als Multi-Mode-Wellenleiter, wobei das Anregungslicht geführt gleichmäßig erregen die fluoreszierenden Meßobjekten wird stumpf gekoppelt. Das Mobiltelefon Kamera ein Zeitraffer-Film der fluoreszierenden Zellen fließt durchdie mikrofluidischen Kanal, wo die digitalen Rahmen des Films verarbeitet, um die Anzahl der markierten Zellen in der Ziellösung von Interesse zählen sind. Unter Verwendung eines ähnlichen opto-fluidische Aufbau kann auch diese Bild fluoreszenzmarkierte Zellen im statischen Modus durch zB die fluoreszierenden Teilchen sandwichartig zwischen zwei Glasplatten und Erfassung ihrer fluoreszierenden Bildern unter Verwendung des Mobiltelefons Kamera, die eine räumliche Auflösung von z. B. erreichen kann ~ 10 um über einen sehr großen Feld-of-view von ~ 81 mm 2. Diese Handy-Basis Fluoreszenz-Bildgebung Durchflusszytometrie und Mikroskopie-Plattform könnte besonders in beschränkten Ressourcen-Einstellungen nützlich sein, z. B. Zählen von CD4 + T-Zellen in Richtung Überwachung von HIV + Patienten oder für die Erkennung von Wasser-borne Parasiten im Trinkwasser.

Mit unserem opto-Fluidpumpsystem / Anregungsschema (1C und 1D), können fluoreszenzmarkierte Zellen kontinuierlich in den mikrofluidischen Kanal mit einer Spritze Pumpe geliefert werden, während der Handy-Kamera ein Zeitraffer fluoreszierende mikroskopischen Film der fließenden Zellen. Diese fluoreszierenden Filme können dann rasch analysiert werden unter Verwendung Kontur-Erkennung und Tracking-Algorithmen 14,15 zur automatischen Bestimmung der absoluten Anzahl und die Di...

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Wide-field Fluorescent Microscopy and Fluorescent Imaging Flow Cytometry on a Cell-phone

Wir überprüfen unsere jüngsten Ergebnisse auf der Integration der Fluoreszenz-Mikroskopie und Imaging Durchflusszytometrie Tools auf einem Mobiltelefon mit kompakten und kostengünstigen opto-fluidischen Anlagen. Diese Handy-Basis Mikro-Analyse-Geräte könnte für durchflusszytometrische Analyse nützlich, wie die Ausführung verschiedener Zellzählung Aufgaben sowie für High-Throughput-Screening von z. B. Wasserproben in beschränkten Ressourcen-Einstellungen.

Weitfeld-Fluoreszenz-Mikroskopie und Fluoreszenz-Imaging Durchflusszytometrie auf einem Cell-phone

Fluorescent microscopy and flow cytometry are widely used tools in biomedical research and clinical diagnosis. However these devices are in general ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Fluoreszierende Nanopartikel für die Messung von Ionen-Konzentration in biologischen Systemen

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

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Biotechnik

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On-chip lensless imaging in general aims to replace bulky lens-based optical microscopes with simpler and more compact designs, especially for ...

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