Name: microfluidic imaging flow cytometry by asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (atom)
Uploaded: 2017-06-28T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM at JoVE.com

Vi takker Mr. P. Yeung for å lage MCF-7 for oss. Dette arbeidet ble delvis støttet av bevilgninger fra Research Grant Council i Hong Kong Spesial Administrasjonsregion, Kina (Prosjekt nr. 17259316, 17207715, 17207714, 17205215 og HKU 720112E), Innovasjons- og teknologistøtteprogrammet (ITS / 090/14 ), Og HKUs utviklingsfond.

1. Prøveforberedelse <ol><li> Prøvepreparering (vedhengende celler; MCF-7 celler) <ol><li> Ta ut cellekulturretten fra inkubatoren og tøm kulturmediet. </li><li> Skyll cellene på en tallerken med 1x fosfatbuffert saltvann (PBS) for å fjerne overdreven kulturmedium. </li><li> Tilsett 3 ml av en oppløsning på 0,25% trypsin til dyrkningsretten (diameter 100 mm) og sett den i en 37 ° C, 5% CO 2 inkubator i 4 min. MERK: Trypsinet løser det klebende protein av cellene slik at de v...

<ol>
	<li>Lau, A. K. S., Wong, T. T. W., Shum, H. C., Wong, K. K. Y., Tsia, K. K., Barteneva, N. S., Vorobjev, I. 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> Imaging Flow Cytometry: Methods and Protocols. , 23-45 (2016).</li><li>Goda, K., Tsia, K. K., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+time-encoded+amplified+imaging+for+real-time+observation+of+fast+dynamic+phenomena.">Serial time-encoded amplified imaging for real-time observation of fast dynamic phenomena.</a> Nature. 458 (7242), 1145-1149 (2009).</li><li>Goda, K., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispersive+Fourier+transformation+for+fast+continuous+single-shot+measurements.">Dispersive Fourier transformation for fast continuous single-shot measurements.</a> Nat Photon. 7 (2), 102-112 (2013).</li><li>Lau, A. K., Shum, H. C., Wong, K. K., Tsia, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optofluidic+time-stretch+imaging+-+an+emerging+tool+for+high-throughput+imaging+flow+cytometry.">Optofluidic time-stretch imaging - an emerging tool for high-throughput imaging flow cytometry.</a> Lab Chip. 16 (10), 1743-1756 (2016).</li><li>Lau, A. K. S., Tang, A. H. L., Xu, J., Wong, X. W., Y, K. K., Tsia, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Time+Stretch+for+High-Speed+and+High-Throughput+Imaging+-+From+Single-Cell+to+Tissue-Wide+Scales.">Optical Time Stretch for High-Speed and High-Throughput Imaging - From Single-Cell to Tissue-Wide Scales.</a> IEEE J. Sel. Top. in Quant. Electron. 22 (4), (2016).</li><li>Lei, C., Guo, B., Cheng, Z., Goda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+time-stretch+imaging:+Principles+and+applications.">Optical time-stretch imaging: Principles and applications.</a> Appl Phys Rev. 3 (1), 011102 (2016).</li><li>Lei, C., Guo, B., Cheng, Z., Goda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+time-stretch+imaging:+Principles+and+applications.">Optical time-stretch imaging: Principles and applications.</a> Applied Physics Reviews. 3 (011102), (2016).</li><li>Goda, K., 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=High-throughput+single-microparticle+imaging+flow+analyzer.">High-throughput single-microparticle imaging flow analyzer.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (29), 11630-11635 (2012).</li><li>Goda, K., Solli, D. R., Tsia, K. K., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+amplified+dispersive+Fourier+transformation.">Theory of amplified dispersive Fourier transformation.</a> Physical Review A. 80 (4), 043821 (2009).</li><li>Goda, K., 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=High-throughput+single-microparticle+imaging+flow+analyzer.">High-throughput single-microparticle imaging flow analyzer.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (29), 11630-11635 (2012).</li><li>Lai, Q. T. K., 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=High-throughput+time-stretch+imaging+flow+cytometry+for+multi-class+classification+of+phytoplankton.">High-throughput time-stretch imaging flow cytometry for multi-class classification of phytoplankton.</a> Opt. Express. 24 (25), 28170-28184 (2016).</li><li>Chen, C. L., 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=Deep+Learning+in+Label-free+Cell+Classification.">Deep Learning in Label-free Cell Classification.</a> Sci Rep. 6, 21471 (2016).</li><li>Fard, A. M., 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=Nomarski+serial+time-encoded+amplified+microscopy+for+high-speed+contrast-enhanced+imaging+of+transparent+media.">Nomarski serial time-encoded amplified microscopy for high-speed contrast-enhanced imaging of transparent media.</a> Biomed Opt Express. 2 (12), 3387-3392 (2011).</li><li>Lau, A. K., 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=Interferometric+time-stretch+microscopy+for+ultrafast+quantitative+cellular+and+tissue+imaging+at+1+mum.">Interferometric time-stretch microscopy for ultrafast quantitative cellular and tissue imaging at 1 mum.</a> J Biomed Opt. 19 (7), 76001 (2014).</li><li>Mahjoubfar, A., Chen, C., Niazi, K. R., Rabizadeh, S., Jalali, B. <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+high-throughput+cell+screening+in+flow.">Label-free high-throughput cell screening in flow.</a> Biomed Opt Express. 4 (9), 1618-1625 (2013).</li><li>Wong, T. T., 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=Asymmetric-detection+time-stretch+optical+microscopy+(ATOM)+for+ultrafast+high-contrast+cellular+imaging+in+flow.">Asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (ATOM) for ultrafast high-contrast cellular imaging in flow.</a> Sci Rep. 4, 3656 (2014).</li><li>Mata, T. M., Martins, A. A., Caetano, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgae+for+biodiesel+production+and+other+applications:+A+review.">Microalgae for biodiesel production and other applications: A review.</a> Renew Sustainable Energy Rev. 14 (1), 217-232 (2010).</li><li>Irigoien, X., Huisman, J., Harris, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+biodiversity+patterns+of+marine+phytoplankton+and+zooplankton.">Global biodiversity patterns of marine phytoplankton and zooplankton.</a> Nature. 429 (6994), 863-867 (2004).</li><li>Wei, X., 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=Coherent+Laser+Source+for+High+Frame-Rate+Optical+Time-Stretch+Microscopy+at+1.0+&#181;m.">Coherent Laser Source for High Frame-Rate Optical Time-Stretch Microscopy at 1.0 &#181;m.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 20 (5), 384-389 (2014).</li><li>Wei, X., 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=Breathing+laser+as+an+inertia-free+swept+source+for+high-quality+ultrafast+optical+bioimaging.">Breathing laser as an inertia-free swept source for high-quality ultrafast optical bioimaging.</a> Opt. Lett. 39 (23), 6593-6596 (2014).</li><li>Xu, Y., Wei, X., Ren, Z., Wong, K. K. Y., Tsia, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+measurements+of+optical+spectral+coherence+by+single-shot+time-stretch+interferometry.">Ultrafast measurements of optical spectral coherence by single-shot time-stretch interferometry.</a> Sci Rep. 6, 27937 (2016).</li><li>Tsia, K. K., Goda, K., Capewell, D., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+serial+time-encoded+amplified+microscope.">Performance of serial time-encoded amplified microscope.</a> Opt. Express. 18 (10), 10016-10028 (2010).</li><li>Alix-Panabi&#232;res, C., Pantel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+circulating+tumour+cell+research.">Challenges in circulating tumour cell research.</a> Nat Rev Cancer. 14 (9), 623-631 (2014).</li><li>Kling, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+counting+tumor+cells.">Beyond counting tumor cells.</a> Nat Biotech. 30 (7), 578-580 (2012).</li><li>Hodgkinson, C. L., 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=Tumorigenicity+and+genetic+profiling+of+circulating+tumor+cells+in+small-cell+lung+cancer.">Tumorigenicity and genetic profiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer.</a> Nat Med. 20 (8), 897-903 (2014).</li><li>Ozkumur, E., 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=Inertial+focusing+for+tumor+antigen-dependent+and+-independent+sorting+of+rare+circulating+tumor+cells.">Inertial focusing for tumor antigen-dependent and -independent sorting of rare circulating tumor cells.</a> Sci Transl Med. 5 (179), (2013).</li><li>Hou, H. W., 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=Isolation+and+retrieval+of+circulating+tumor+cells+using+centrifugal+forces.">Isolation and retrieval of circulating tumor cells using centrifugal forces.</a> Scientific Reports. 3, 1259 (2013).</li><li>Karabacak, N. M., 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=marker-free+isolation+of+circulating+tumor+cells+from+blood+samples.">marker-free isolation of circulating tumor cells from blood samples.</a> Nat. Protocols. 9 (3), 694-710 (2014).</li><li>Krebs, M. G., 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=Molecular+analysis+of+circulating+tumour+cells-biology+and+biomarkers.">Molecular analysis of circulating tumour cells-biology and biomarkers.</a> Nat Rev Clin Oncol. 11 (3), 129-144 (2014).</li><li>Wu, J., 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=Ultrafast+Laser-Scanning+Time-Stretch+Imaging+at+Visible+Wavelengths.">Ultrafast Laser-Scanning Time-Stretch Imaging at Visible Wavelengths.</a> Light Sci Appl. , (2016).</li></ol>

Det er flere tekniske detaljer som krever spesiell oppmerksomhet under ATOM-systemoppsettet. For det første er det viktig å merke seg at asymmetrisk / skrå spektralkodet belysning kunne introdusere resterende fase-gradientkomponenter ( dvs. skyggingseffekten) i absorpsjonskontrasten og påvirke forsterkningen av fasegradientkontrast i ATOM. Derfor bør denne effekten av skrå belysning minimeres. For det andre bør det understrekes at tidsmultiplekserings- eller tidsinterleaving-ordningen med to replikaer ik...

Optisk bildebehandling presenterer et kraftig verktøy og cellebasert analyse for (nesten) ikke-invasivt å visualisere den detaljerte romlige fordeling av mange cellulære / subcellulære komponenter, og dermed avdekke en rekke morfologiske, biofysiske og biomolekylære signaturer av celler. Denne muligheten til å trekke ut høyinnholdsinformasjon fra enkeltceller har imidlertid generelt blitt kompromittert når en enorm og heterogen cellepopulasjon måtte undersøkes. Dette markerer en felles avveiing i cellebaserte analyser mellom måleutgang og innhold. Et bemerkelsesverdig eksempel er at å legge imaging evne til å flyte cytometri har resultert i en nedskalering av gjennomstrømning med minst 1-2 størrelsesordener sammenlignet med den av de klassiske ikke-avbildende strømningscytometre. Selv om det kunne tilby komplisert morfologisk enkeltcelleanalyse som ikke er mulig med standardstrømcytometre 1 , mangler bildebehandlingsstrømcytometri generelt tilstrekkelig gjennomstrømning til idInnrømme cellular heterogenitet med høy statistisk tillit. Dette er nødvendig for nye funn i biologi og for å få en forståelse av patogenesen av sykdommer. Den viktigste tekniske utfordringen ligger i den iboende hastighetsgrensen som er pålagt ved de vanlige optiske bildestrategiene: laserstråleskanning, ( f.eks. Ved galvanometriske speil) og / eller bildesensorer ( f.eks. Ladetilkoblet enhet (CCD) og komplementær metall- Oksid halvleder (CMOS)). Laserskanningshastigheten er begrenset av den mekaniske treghet av skanningsspeilene, mens rammemengden på CCD eller CMOS er begrenset av den grunnleggende avstanden mellom bildehastighet og følsomhet ( dvs. økning av rammebelastningsledningene til redusert signalvarslingsfølsomhet , og vice versa). Basert på en all-optisk, ultrafast bildekodingsmekanisme, har optisk tidsstrekning av bilde blitt vist som en attraktiv plattform for høy gjennomstrømningOmeters, uten behov for konvensjonelle bildesensorer eller mekanisk laserskanning 2 , 3 . Detaljert beskrivelse av arbeidsprosjektet for tidsstrengsimaging finnes i referanser 4 , 5 , 6 , 7 . Kort sagt består det av to utskiftelige kartleggingsstrinn: (i) spektralkoding (bølgelengde-rom kartlegging), hvor de spatiale koordinatene til det avbildede prøven er kartlagt til forskjellige bølgelengder over spektrumet til den lyspulserte strålen 8 , 9 , Og (ii) en dispersiv Fourier-transformasjon (bølgelengde-tidskartlegging) 9 , hvor bølgelengdekomponentene av individuelle laserpulser transformeres (strekkes) via gruppespredning (GVD) i temporære (bølgelengde-feidede) bølgeformer ( figur 1 ). En viktigFunksjon av tidstrømsavbildning er optisk forsterkning, som spiller en kritisk rolle i bekjempelse av tap av følsomhet på grunn av ultrafast fotodeteksjon og GVD-tap, og forbedrer dermed signalstøyforholdet (SNR) uten å bli forurenset av fotodetektorens støy 9 . Siden hver laserpuls koder for en linjeskanning av det avbildede prøven, som er ortogonalt for den ensrettede strømning av cellene, bestemmes en effektiv linjeskannehastighet av laserrepetisjonen, som vanligvis er over 10 MHz. Denne ultrafast operasjonen gjør det mulig å oppnå uskarpt, enkeltcellet bildeopptak ved en gjennomstrømning på 10.000-100.000 celler / s ( dvs. 10-100 ganger høyere enn konvensjonell bildebehandlingsstrømcytometri). Som et resultat av dette kunne tids-strekkbilding finne unike applikasjoner i høy gjennomstrømning, single-cell, bildebasert screening, spesielt når det er behov for å identifisere ukjent heterogenitet eller sjeldne / avvikende celler innenfor en betydelig befolkning (tusenvis til millioner av cel<html> Ls), som sjeldne kreftcellescreening 10 eller mikroalgerklassifisering 11 . Time-stretch-bildebehandling er hovedsakelig avhengig av bildefangst i lysfelt (BF), hvorfra bildekontrast genereres ved lysspredning og absorpsjon fra cellene 2 , 3 , 9 , 10 , 11 . Slike etikettfrie, enkeltcellebildende evner kan omgå de skadelige effekter som er forbundet med fluorescerende etiketter, slik som cytotoksisitet og fotoblekking, og likevel gi verdifull informasjon for enkelcelleanalyse basert på cellulær og subcellulær tekstur og morfologi. Disse etikettfrie parametrene har vist seg å være effektive for dypbildeklassifisering av celler, spesielt når en enorm cellepopulasjon er tilgjengelig 11 ,&quot;Xref&quot;&gt; 12. Imidlertid unngår BF-bildebehandling i mange tilfeller ikke tilstrekkelig kontrast til å avsløre den detaljerte morfologien til de etikettfrie transparente cellene. Ulike etikettfrie, fasekontrast-, tidsstrengede bildemodeller har blitt utviklet for å forbedre bildekontrasten ved ultrafast rammene 13 , 14 , 15 . Blant disse teknikkene ble det utviklet asymmetrisk deteksjonstids-optisk mikroskopi (ATOM) for å avsløre fasegradienten (differensial-interferens-kontrast- (DIC) -lignende) kontrast basert på et konsept som ligner på Schlieren-fotografering, slik at etikett- Fri, høy kontrast avbildning av enkeltceller ved ultrahøy mikrofluidisk hastighet (opptil 10 m / s) 16 . Denne effekten kan lett genereres gjennom skrå gjenkjenning eller belysning ved delvis å blokkere den bildekodede strålebanen eller vippe strålen før fotodeteksjon. En annen fordel med ATOM er dens aEvne til samtidig å skaffe seg to fase-gradient kontraster langs motsatte retninger. Intensitets-subtraksjon og summering av to motsatte-kontrastbilder gir differensialfase-gradientkontrast og absorpsjonskontrast henholdsvis fra samme linjeskanning. Dette arbeidet presenterer en detaljert protokoll som beskriver implementeringen av ATOM, inkludert etableringen av det optiske oppsettet, prøveutarbeidelsen og datainnsamlingen og visualiseringen. Spesielt demonstrerer dette arbeidet ATOM-operasjonen med enkeltcellet bildebehandling av humane blodceller, kreftceller og fytoplankton (mikroalger). Dette fremhever ATOMs anvendelighet til bildebehandlingstrømcytometri, ikke bare i den biomedisinske arenaen, men også i marine- og biodrivstoffforskning 17 , 18 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="789">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Nikon Plan Fluorite Physiology Objectives 40X</td>
			<td style="width:71px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;">MRF07420</td>
			<td style="width:393px;">Objective lens (Obj2)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Olympus Plan Fluorite Objective, 0.75 NA, 0.51 mm WD, 40X</td>
			<td style="width:71px;">Olympus</td>
			<td>RMS40X-PF</td>
			<td>Objective lens (Obj1)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">N-BK7 Plano-Convex Lenses</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td>LA1145-C</td>
			<td>For relaying spectral shower</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">FC/APC Fiber Collimation Package</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">F220APC-1064</td>
			<td>For outputing and collecting laser pulses</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Pellicle beamsplitter</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">BP145B3</td>
			<td>For making beam replica</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Protected silver mirror</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PF10-03-P01</td>
			<td>For reflecting light</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">800-1650nm 12GHz single mode DC-coupled NIR Photoreceiver</td>
			<td style="width:71px;">Newport</td>
			<td style="width:119px;">1544-B</td>
			<td>For converting light into electrical signal</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Infiniium High-Performance Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">DSOX91604A</td>
			<td>To save the light-converted electrical signals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">HI1060 optical fiber</td>
			<td style="width:71px;">Corning</td>
			<td style="width:119px;">HI1060</td>
			<td>Optical fiber for time-stretch</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">YTTERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER</td>
			<td style="width:71px;">Keopsys</td>
			<td style="width:119px;">KPS-STD-BT-YFA-37-BO-SM-111-FA-FA</td>
			<td>Optical in-line amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Holographic grating</td>
			<td style="width:71px;">Wasatch Photonics</td>
			<td style="width:119px;">020305-6</td>
			<td>Grating</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Infuse/Withdraw Syringe Pumps</td>
			<td style="width:71px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:119px;">PHD 2000</td>
			<td>Syringe pump for sample loading in micro-fluidic channels</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic imaging flow cytometry by asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (atom)

Skalering av antall målbare parametere, som muliggjør flerdimensjonal dataanalyse og dermed høyere konfidens statistiske resultater, har vært hovedtrenden i den avanserte utviklingen av flytcytometri. Spesielt tillater det å legge til høyoppløselig bildebehandlingskapasitet for den komplekse morfologiske analysen av cellulære / subcellulære strukturer. Dette er ikke mulig med standard flow cytometre. Det er imidlertid verdifullt for å fremme kunnskapen om mobilfunksjoner og kan være til nytte for livsvitenskapelig forskning, klinisk diagnostikk og miljøovervåking. Ved å inkorporere bildebehandlingskapasiteter i flytcytometri, kompromitterer analysen gjennomstrømning, hovedsakelig på grunn av begrensningene i hastighet og sensitivitet i kamerateknologien. For å overvinne denne hastigheten eller gjennomstrømningsutfordringen som vender imaging flow-cytometri, samtidig som bildekvaliteten opprettholdes, har asymmetrisk deteksjonstids-optisk mikroskopi (ATOM) blitt demonstrert for å muliggjøre høy kontrast, single-celle-bildeMed subcellulær oppløsning, ved en avbildning gjennomstrømning så høy som 100.000 celler / s. Basert på bildebehandlingskonceptet med konvensjonell tidsstrekning, som avhenger av all-optisk bildekoding og gjenfinning gjennom bruk av ultrafast bredbånds laserpulser, fremmer ATOM videre bildebehandling ved å forbedre bildekontrasten til umerkede / ufarvede celler. Dette oppnås ved å få tilgang til fase-gradientinformasjonen til cellene, som er spektralkodet til single-shot bredbåndspulser. Derfor er ATOM spesielt fordelaktig i høymålinger av enkeltcellet morfologi og tekstur - informasjon som indikerer celletyper, tilstander og jevne funksjoner. Til syvende og sist kan dette bli en kraftig bildebehandlingsstrømcytometriplattform for biofysisk fenotyping av celler, som komplementerer den nåværende state-of-the-art biokjemiske markørbasert cellulær analyse. Dette arbeidet beskriver en protokoll for å etablere nøkkelmodulene til et ATOM-system (fra optisk frontend til data sProsessering og visualiseringsbackend), samt arbeidsflyten av bildebehandlingsstrømcytometri basert på ATOM, ved bruk av humane celler og mikroalger som eksemplene.

<html> Dette arbeidet illustrerer to single-cell imaging demonstrasjoner av ATOM: ett med pattedyrceller (humant perifert blod mononukleær celle s (PBMC) og brystkreftceller (MCF-7)) og en annen med fytoplankton s (Scenedesmus og Chlamydomonas). Det første forsøket ble motivert av den økende interessen for væskebiotikk for detektering, oppregning og karakterisering av sirkulerende tumorceller (CTC) i blodet 23 . Evnen til å m...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM at JoVE.com

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Denne protokollen beskriver implementeringen av et asymmetrisk deteksjonstidsoptisk optisk mikroskopisystem for enkelcellebilder i ultrafast mikrofluidisk strømning og dens anvendelser i bildeflowcytometri.

Mikrofluidisk Imaging Flow Cytometry ved asymmetrisk deteksjon Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Operational Amplifiers

SCIENTISTS IN ACTION

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Fabrikkere Metamaterials Bruke Fiber Tegning Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Determining 3D Flow Fields via Multi-camera Light Field Imaging

Bestemme 3D strømningsfelt via Multi-kamera lysfeltet Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optisk fangst av Nanopartikler

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries

Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries

Atom Probe tomografi Studier på Cu (I, Ga) SE<sub&gt; 2</sub&gt; Grain Boundaries

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Analysere Bevegelse av Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Av Optical Tracking av Plasmonic Nanopartikler

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Coherent anti-Stokes Raman Scattering CARS Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Sammenhengende anti-Stokes Raman spredning (CARS) Mikros visualiserer farmasøytiske tabletter under oppløsning

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Skrive Bragg Gitter i Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Dynamisk Pore-skala Reservoir-tilstand Imaging av Reaction i karbonater Bruke Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

Romanen Photoacoustic mikroskopi og Optical Coherence tomografi Dual-modalitet Chorioretinal Imaging i levende kaninøyne

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Generasjon av størrelse-kontrollerte Poly (etylenglykol) Diacrylate dråper via Semi-3-dimensjonale Flow fokus Microfluidic enheter

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...