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は感謝して科学者やエンジニアのための大統領早いキャリア賞（PECASE）の支援を認める陸軍研究局（ARO）若手研究者賞、全米科学財団（NSF）のキャリア賞、海軍研究局（ONR）若手研究者賞と米国立衛生研究所（NIH）所長、国立衛生研究所のオフィスからディレクターズ新イノベーター·アワードDP2OD006427。

このセクションでは、我々の携帯電話ベースの広視野蛍光顕微鏡13と光流体イメージングサイトメトリープラットフォーム14のための実験プロトコールを紹介します。我々は、これらのイメージングプラットフォームをテストするために蛍光ビーズおよび蛍光標識白血球を使用します。 広視野蛍光顕微鏡オプト流体イメージングフローサイトメーター基づき...

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	<li>Sklar, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow Cytometry for BioTechnology. , (2005).</li><li>Nunez, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow cytometry for research scientists: principle and applications. , (2001).</li><li>Mertz, 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> Introduction to optical microscopy. , (2010).</li><li>Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Going+deeper+than+microscopy:+the+optical+imaging+frontier+in+biology.">Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology.</a> Nature Methods. 7, 603-614 (2010).</li><li>Hell, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+fluorescence+nanoscopy.">Toward fluorescence nanoscopy.</a> Nature Biotechnology. 21, 1347-1355 (2003).</li><li>Gustafsson, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonlinear+structured-illumination+microscopy:+wide-field+fluorescence+imaging+with+theoretically+unlimited+resolution.">Nonlinear structured-illumination microscopy: wide-field fluorescence imaging with theoretically unlimited resolution.</a> Proceedings of the National Academy of Science U.S.A. 102, 13081-13086 (2005).</li><li>Betzig, E., Patterson, G. H., Sougrat, R., Lindwasser, O. W., Olenych, S., Bonifacino, J. S., Davidson, M. W., Lippincott-Schwartz, J., Hess, H. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+standing+wave+total+internal+reflection+fluorescence+microscopy:+superresolution+imaging+of+single+molecular+and+biological+specimens.">Two-dimensional standing wave total internal reflection fluorescence microscopy: superresolution imaging of single molecular and biological specimens.</a> Biophysical Journal. 93, 1747-1757 (2007).</li><li>Greenbaum, A., Luo, W., Su, T. -. W., G&#246;r&#246;cs, Z., Xue, L., Isikman, S. O., Coskun, A. F., Mudanyali, 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=Imaging+without+lenses:+achievements+and+remaining+challenges+of+wide-field+on-chip+microscopy.">Imaging without lenses: achievements and remaining challenges of wide-field on-chip microscopy.</a> Nature Methods. 9, 889-895 (2012).</li><li>Zhu, H., Yaglidere, O., Su, T. -. W., Tseng, D., 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=Cost-effective+and+compact+wide-field+fluorescent+imaging+on+a+cell-phone.">Cost-effective and compact wide-field fluorescent imaging on a cell-phone.</a> Lab on a Chip. 11 (2), 315-322 (2011).</li><li>Zhu, H., Mavandadi, S., Coskun, A. 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>

我々は、携帯電話のカメラに軽量かつコンパクトな光流体添付ファイルを使用して携帯電話ベースの広視野の蛍光顕微鏡と光流体イメージングフローサイトメトリーでの我々の最近の結果を発表しました。このプラットフォーム技術を用いて、我々は、微小粒子と全血サンプル中の標識された白血球を含む蛍光オブジェクトをイメージした。したがって、このコンパクトで費用対効果の高い?...

顕微鏡およびフローサイトメトリーは、広く生物医学および科学研究のテクニック1月12日だけでなく、様々な種類の細胞の計数および特性評価のための臨床診断に使用されます。しかし、従来の顕微鏡やフローサイトメトリー機器は、主に定評のある中央研究所にその使用を制限する、比較的複雑で高価である。最近、私たちは約束を示している携帯電話、13,14上に集積コンパクトかつ軽量蛍光イメージングサイトメトリーや顕微鏡装置を開発したコスト効率のための資源が限られた環境に蛍光顕微鏡、フローサイトメトリーおよび関連ミクロ解析技術を翻訳世界的な健康に影響を与える様々な遠隔医療アプリケーション。 optofluidicフローサイトメトリーの設定では（ 例えば、 図1C及び1D参照）、カスタム設計のポリジメチルシロキサン（PDMS）ベースのマイクロ流体チャネルはpositioneです携帯電話のカメラユニットの前面で、dは、どこで、発光ダイオード（LED）は、チャネルのエッジに突き合わせ結合されている。一緒に液体試料の入ったこのマイクロ流体チップは、励起光を均一にマイクロ流路内の蛍光標識された試料を圧送するように導かれるように光流体平面導波路を（例えば、PDMS液-PDMS用で構成）を形成する。これらの標識されたオブジェクトからの蛍光発光、EG細胞は、さらに携帯電話のカメラユニットの直後に配置された追加のレンズを通って撮像されると携帯電話相補型金属酸化膜 ​​半導体（CMOS）イメージセンサ上にマッピングされます。蛍光発光は、励起光路に垂直に収集されているので、安価なプラスチック吸収フィルターは、散乱励起光を除去するのに十分であると蛍光イメージングに必要なまともな暗視野背景を提供することができます。我々は、画像のstatの蛍光オブジェクトも、同じようなオプト·流体設計をすることができます使用して蛍光粒子は二枚のガラスの間に挟まれているICモード（ 図1Aおよび1Bを参照）、マイクロ流体チャネルに流れるのではなく、スライドさせると、これらの蛍光粒子からの蛍光発光は、粒子計数のために携帯電話のCMOSイメージセンサによって捕捉され、特性評価。異なるアプリケーション要件、フローサイトメトリーや広視野蛍光顕微鏡に基づいて選択することができる。例えば、携帯電話のフローサイトメトリー装置は、希少な細胞や病原体の検出のための液体試料を大量に（数ml など ）をスクリーニングするために特に有用である可能性があります。 本稿では、コ​​ンパクトでコスト効果の高い光流体添付ファイルを使用して携帯電話上の蛍光顕微鏡やイメージングフローサイトメトリーツールの統合、我々の最近の結果のいくつかを確認します。これらの携帯電話ベースのマイクロ分析、イメージングサイトメトリーおよびセンシングプラットフォームは、様々な機会を提供することができます遠隔医療やポイントオブケア診断のために、特に世界のリソースが限られた地域では、世界の健康課題に対する我々の戦いに影響を与える。

<table border="1">
	<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

蛍光顕微鏡やフローサイトメトリーは、広く生物医学研究と臨床診断のツールを使用されています。しかし、これらのデバイスは、リソースが限られた設定で、それらはあまり効果的なもの、一般的には相対的にかさばるし、高価である。潜在的に、これらの制限に対処するために、我々は最近、小型·軽量、かつ費用対効果の高い光流体添付ファイルを使用して携帯電話で広視野の蛍光顕微鏡やイメージングフローサイトメトリーツールの統合を実証している。私たちのフローサイトメトリーの設計では、蛍光標識された細胞は、既存の携帯電話のカメラユニットの上方に位置しているマイクロ流体チャネルを介してフラッシュされます。電池式発光ダイオード（LED）が効果的に励起光を均一に蛍光ターゲットを励起するために導かれ、マルチモードのスラブ導波路として機能し、このマイクロ流体チップの側面に尻結合されています。携帯電話のカメラが流れる蛍光細胞のタイムラプスムービーを記録するこの映画のデジタルフレームが目的の標的ソリューション内で標識された細胞の数を数えるのに使われるマイクロ流体チャネル、。我々はこれらの蛍光標識された細胞は、 例えば、2つのスライドガラスの間に蛍光粒子を挟むと、 例えばの空間分解能を達成することができる携帯電話のカメラを使用してその蛍光画像をキャプチャすることにより、静的モードで画像も、同様の光流体設計をすることができます使用して〜 〜81 mm 2の非常に大きな視野以上10μmである。この携帯電話ベースの蛍光イメージングフローサイトメトリーや顕微鏡プラットフォームは、HIV陽性患者のモニタリングに向けたり、水を飲んで水を媒介とする寄生虫の検出のためのCD4 + T細胞の計数などのために、特にリソースが限られた設定で役に立つかもしれません。

携帯電話のカメラが流れる細胞のタイムラプス蛍光顕微鏡映画を記録しながら、ポンピング光流/励起スキーム（ 図1Cおよび1D）で、蛍光標識された細胞は、連続して、シリンジポンプを用いて、マイクロ流体チャネルに配信することができます。これらの蛍光映画はその後急速に蛍光イメージングフローサイトメータの機能を考慮して、自動的に絶対数とマイクロ流...

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

我々は、コンパクトでコスト効果の高い光流体添付ファイルを使用して携帯電話上の蛍光顕微鏡やイメージングフローサイトメトリーツールの統合、我々の最近の結果を確認します。これらの携帯電話基にしたマイクロ分析装置は、以下のようなリソースが限られた設定で、例えば、水試料のハイスループットスクリーニングのためだけでなく、様々な細胞計数タスクを実行するように、フローサイトメトリー分析のために有用かもしれません。

携帯電話上の広視野蛍光顕微鏡と蛍光イメージングフローサイトメトリー

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

Research

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Bioengineering

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