Name: wide-field fluorescent microscopy and fluorescent imaging flow cytometry on a cell-phone
Uploaded: 2013-04-11T09:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wide-field Fluorescent Microscopy and Fluorescent Imaging Flow Cytometry on a Cell-phone at JoVE.com

A. Özcan minnetle Fen ve Mühendislik için Cumhurbaşkanlığı Erken Kariyer Ödülü (PECASE) da desteğiyle kabul Ordu Araştırma Bürosu (ARO) Genç Araştırmacı Ödülü, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) KARİYER Ödülü, Donanma Araştırma Bürosu (ONR) Genç Araştırmacı Ödülü ve Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) Müdürü, Ulusal Sağlık Enstitüleri Ofisi Direktörü sitesindeki New Yenilikçisi Ödülü DP2OD006427.

Bu bölümde, bizim cep telefonu tabanlı geniş alan floresan mikroskobu 13 ve opto-akışkan görüntüleme sitometri platformu 14 deneysel protokolleri tanıtmak. Biz bu görüntüleme platformlar sınamak için floresan boncuk ve floresan etiketli beyaz kan hücreleri kullanır. Cep telefonu A. Hazırlık Geniş alan Floresan Mikroskop ve Opto-akışkan Görüntüleme Akış Sitometresi sonucu Bir kameralı cep telefonu ve eklenti eklemek-k...

<ol>
	<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. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+intracellular+fluorescent+proteins+at+nanometer+resolution.">Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution.</a> Science. 313, 1642-1645 (2006).</li><li>Rust, M. J., Bates, M., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-diffraction-limit+imaging+by+stochastic+optical+reconstruction+microscopy+(STORM.">Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM.</a> Nature Methods. 3, 793-796 (2006).</li><li>Hess, S. T., Girirajan, T. P., Mason, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high+resolution+imaging+by+fluorescence+photoactivation+localization+microscopy.">Ultra-high resolution imaging by fluorescence photoactivation localization microscopy.</a> Biophysical Journal. 91, 4258-4272 (2006).</li><li>Ma, Z., Gerton, J. M., Wade, L. A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+near-field+microscopy+of+DNA+at+sub-10+nm+resolution.">Fluorescence near-field microscopy of DNA at sub-10 nm resolution.</a> Physical Review Letters. 97, 260801 (2006).</li><li>Chung, E., Kim, D., Cui, Y., Kim, Y., So, P. 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>

Biz geniş alan floresan mikroskopi ve cep telefonu kameraları için hafif ve kompakt opto-akışkan ekleri kullanarak opto-akışkan görüntüleme flow sitometri tabanlı cep telefonu bizim son sonuçlar sundu. Bu platform teknolojisi kullanarak biz mikro-parçacıklar ve tam kan örneklerinde etiketli beyaz kan hücreleri dahil olmak üzere floresan nesneleri görüntülendi. Bu nedenle, bu kompakt ve maliyet-etkin cep telefonu tabanlı floresan görüntüleme araç kendi CD4 HIV + hastalarda izlenmesi gibi çeşitl...

Mikroskopi ve akım sitometri yaygın biyomedikal ve bilimsel araştırma teknikleri 1-12 yanı sıra çeşitli hücre tipleri sayımı ve karakterizasyonu için klinik tanı kullanılmaktadır. Ancak, geleneksel mikroskop ve akım sitometri enstrümanlar yoğunlukla köklü merkez laboratuarlar kullanımlarını kısıtlar, hangi nispeten karmaşık ve pahalıdır. Son zamanlarda biz ümit vaat hangi bir cep telefonu, 13,14 entegre kompakt ve hafif bir floresan görüntüleme sitometri ve mikroskopi cihazı geliştirdik maliyet-etkin için kaynak kısıtlı ortamlar için floresan mikroskobu, akım sitometri ve ilgili mikro-analiz teknikleri çevirmek küresel sağlık etkileyen çeşitli teletıp uygulamaları. Optofluidic akım sitometri yapılandırmada (örn. Şekil 1C ve 1D bakın), özel tasarlanmış polydimethysiloxane (PDMS) tabanlı mikroakışkan kanal bir pozisyonda olduğunuışık yayan diyot (LED) kanalın kenarlarına popo-birleştiğinde cep telefonu kamera ünitesi önünde d. Bu mikroakışkan çip birlikte, sıvı numune içinde birlikte uyarma ışığı eşit mikro kanal içinde flüoresan etiketli örnekler pompalamak için yönlendirilir, bu gibi bir opto-akışkan düzlemsel dalga kılavuzu (örneğin PDMS-sıvı-PDMS için oluşan) oluşturur. Bu etiketli nesneleri floresans emisyon, örneğin hücreler, daha cep telefonu kamera ünitesi hemen sonra yerleştirilen ek bir lens aracılığıyla görüntülü ve cep telefonu Tamamlayıcı Metal-Oksit-Yarıiletken (CMOS) görüntü sensörünün üzerine eşleştirilir. Floresan emisyon uyarma ışık yoluna dik toplanan bu yana, ucuz bir plastik emme filtresi dağınık uyarma ışığa çıkarmak için yeterli olduğunu ve floresan görüntüleme için gerekli iyi bir karanlık alan arkaplan sağlayabilir. Bu görüntü, stat floresan nesneleri aynı zamanda, benzer bir opto-akışkan dizayn kullanarak,floresan parçacıkların iki cam arasına sıkıştırılmıştır hangi ic mod (Şekil 1A ve 1B), cep telefonu CMOS görüntü partikül sayımı için sensör ve tarafından yakalanan yerine bu floresan parçacıkların bir mikroakışkan kanal ve floresan emisyon yoluyla akan slaytlar karakterizasyonu. Farklı uygulama gereksinimleri, flow sitometri veya geniş alan floresan mikroskop İstinaden seçilebilir. Örneğin, cep telefonu akım sitometri cihazı nadir hücre veya patojenlerin tespiti için sıvı örnekler (birkaç mL gibi) büyük hacimli tarama için özellikle yararlı olabilir. Bu yazıda kompakt ve maliyet-etkin opto-akışkan ekleri kullanarak bir cep telefonu üzerinde floresan mikroskop ve görüntüleme flow sitometri araçlarının entegrasyonu bizim son bazı sonuçları gözden geçirin. Bu cep telefonu tabanlı mikro-analiz, görüntüleme sitometri ve algılama platformları çeşitli fırsatlar sağlayabilirTeletıp ve nokta-of-bakım teşhis için, özellikle dünyanın kısıtlı kaynak bölgelerinde küresel sağlık sorunları karşı mücadeleyi etkileyen.

<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

Floresan mikroskobu ve akım sitometri yaygın biyomedikal araştırmalar ve klinik tanıda kullanılan araçlardır. Ancak bu cihazlar kısıtlı kaynak ayarlarında onları daha az etkin hale getirilmesi, genel olarak nispeten hantal ve pahalı. Potansiyel olarak bu sınırlamaları gidermek için, son zamanlarda kompakt, hafif ve uygun maliyetli opto-akışkan ekleri kullanarak cep telefonları geniş alan floresan mikroskop ve görüntüleme flow sitometri araçlarının entegrasyonu göstermiştir. Bizim flow sitometri tasarımı, floresan etiketli hücreleri mevcut cep telefonu kamera ünitesi yukarıda konumlandırılmış bir mikroakışkan kanal boşaltıldı. Akü ile çalışan ışık yayan diyot (LED) etkin uyarma ışık eşit floresan hedefleri heyecanlandırmak için yönlendirilir bir multi-mode levha dalga olarak görür bu mikroakışkan çip, tarafına popo-birleştiğinde vardır. Cep telefonu kamera akan floresan hücrelerinin zaman atlamalı film kaydederBu filmin dijital çerçeveleri ilgi hedef çözüm içinde etiketli hücreleri saymak için işlenir mikroakışkan kanal. Biz bu floresan etiketli hücreleri örneğin iki cam slaytlar arasındaki floresan parçacıkların sandviç ve örneğin bir uzaysal çözünürlüğü elde edebilirsiniz cep telefonu kamera kullanarak floresan görüntüler yakalayarak statik modda görüntü de, benzer bir opto-akışkan tasarımı kullanarak, ~ ~ 81 mm 2 çok geniş bir görüş alanı görüntüsü üzerine 10 mikron. Bu cep telefonu floresan görüntüleme akım sitometri dayanır ve mikroskopi platformu CD4 + HIV + hastalarda izlenmesi doğru veya içme suyu su-kaynaklı parazitler tespit için T hücrelerinin sayımı örn, özellikle kaynakların sınırlı olduğu ortamlarda yararlı olabilir.

Cep telefonu kamera akan hücrelerin bir zaman yitirmez floresan mikroskobik film kaydeder iken bizim pompalama opto-akışkan / eksitasyon şeması (Şekil 1C ve 1D) ile, floresan etiketli hücreleri sürekli bir şırınga pompası ile mikroakışkan kanal içine teslim edilebilir. Bu floresan filmler daha sonra hızlı bir şekilde floresan görüntüleme akış-sitometrisi fonksiyonu alarak, otomatik olarak tam sayı ve mikroakış kanalları üzerinden akan hücre yoğunluğu belir...

Watch this Scientific Journal Video about Wide-field Fluorescent Microscopy and Fluorescent Imaging Flow Cytometry on a Cell-phone at JoVE.com

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

Biz kompakt ve maliyet-etkin opto-akışkan ekleri kullanarak bir cep telefonu üzerinde floresan mikroskop ve görüntüleme flow sitometri araçlarının entegrasyonu bizim son sonuçlarını gözden geçirin. Bu cep telefonu tabanlı mikro-analiz cihazları gibi kaynakların sınırlı olduğu ortamlarda, örneğin su örneklerinin yüksek verimli tarama yanı sıra çeşitli hücre sayım görevleri yapmak gibi, sitometrik analizi için yararlı olabilir.

Bir Cep telefonu ile ilgili Geniş alan Floresan Mikroskopi ve Floresan Görüntüleme Flow Sitometri

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

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Biyolojik Sistemleri İyon Konsantrasyon Ölçümü için Floresan Nanopartiküller

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

Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

Bir Chip Lensless Floresan Mikroskopi

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

Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy

Bıçak kenar Tarama Mikroskopi için Numune Hazırlama, Görüntüleme ve Analiz Protokolleri

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at ...

Analyzing Cellular Internalization of Nanoparticles and Bacteria by Multi-spectral Imaging Flow Cytometry

Çoklu-spektral Görüntüleme Akım Sitometri tarafından Nanopartiküller ve Bakterilerin Hücresel İçselleştirilmesi Analizi

Nanoparticulate  systems have emerged as valuable tools in vaccine delivery through their  ability to efficiently deliver cargo, including proteins, to ...

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Çokspektrumlu Görüntüleme Sitometrisi ile Hücreleri yerelleştirme ve Karbon nanotüpler Bağıl Kantitasyonu

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

A Novel Method for Localizing Reporter Fluorescent Beads Near the Cell Culture Surface for Traction Force Microscopy

Çekme Kuvveti Mikroskopi Hücre Kültürü Yüzey civarında yerelleştirme raportör flöresan Beads için Yeni Bir Yöntem

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When ...

Sensitive Detection of Proteopathic Seeding Activity with FRET Flow Cytometry

FRET Akım Sitometrisi ile Proteopathic Tohumculuk Faaliyet duyarlı Algılama

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and ...

Visualizing Adhesion Formation in Cells by Means of Advanced Spinning Disk-Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

Hücreleri tarafından seçilmiş adezyon oluşumunda görselleştirme gelişmiş Disk-toplam iç yansıma floresans mikroskobu iplik

In living cells, processes such as adhesion formation involve extensive structural changes in the plasma membrane and the cell interior. In order to ...

An Automated Method to Perform The In Vitro Micronucleus Assay using Multispectral Imaging Flow Cytometry

Multispectral görüntüleme akışı sitometrisi kullanarak In vitro micronucleus assay gerçekleştirmek için otomatik bir yöntem

The in vitro micronucleus (MN) assay is often used to evaluate cytotoxicity and genotoxicity but scoring the assay via manual microscopy is laborious and ...

Ovarian Cancer Detection Using Photoacoustic Flow Cytometry

Fotoakustik Akış Sitometri kullanarak Yumurtalık Kanseri Algılama

Many studies suggest that the enumeration of circulating tumor cells (CTCs) may show promise as a prognostic tool for ovarian cancer. Current strategies ...