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

Мы благодарим г-на П. Юнга за подготовку MCF-7 для нас. Эта работа была частично поддержана грантами Совета по научным грантам Гонконгского особого административного района, Китай (проект № 17259316, 17207715, 17207714, 17205215 и HKU 720112E), Программа поддержки инноваций и технологий (ITS / 090/14 ), И Фонд развития университета HKU.

1. Подготовка образца <ol><li> Подготовка образца (адгезивные клетки, клетки MCF-7) <ol><li> Выньте блюдо для культивирования клеток из инкубатора и слейте культуральную среду. </li><li> Промойте клетки на блюде 1х фосфатно-буферным солевым раствором (PBS) для удаления избыточной культуральн...

<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>

Существует несколько технических деталей, требующих особого внимания при настройке системы ATOM. Во-первых, важно отметить, что асимметричное / наклонное спектрально-кодированное освещение может вводить остаточные компоненты фазового градиента ( т. Е. Эффект затенения) в контраст п...

Оптическая визуализация представляет собой мощный инструмент и анализ на основе клеток для (почти) неинвазивной визуализации подробного пространственного распределения многих клеточных / субклеточных компонентов, тем самым раскрывая множество морфологических, биофизических и биомолекулярных сигнатур клеток. Однако эта способность извлекать информацию с высоким содержанием из отдельных ячеек, как правило, была скомпрометирована, когда нужно было исследовать огромную и гетерогенную популяцию клеток. Это указывает на общий компромисс в анализах на основе клеток между пропускной способностью измерения и контентом. Примечательным примером является то, что добавление возможности обработки изображений в проточную цитометрию привело к уменьшению пропускной способности по меньшей мере на 1-2 порядка по сравнению с классическими неотображающими проточными цитометрами. Хотя он мог бы предложить комплексный морфологический одноэлементный анализ, который невозможен со стандартными проточными цитометрами 1 , цитометрия с изображением потока обычно не имеет достаточной пропускной способности для идентификатораВлекут за собой клеточную гетерогенность с высокой статистической достоверностью. Это необходимо для новых открытий в биологии и для получения понимания патогенеза заболеваний. Ключевая техническая задача заключается в присущем ограничению скорости, налагаемому общими стратегиями оптического изображения: сканирование лазерного луча ( например, гальванометрическими зеркалами) и / или датчики изображения ( например, устройство с зарядовой связью (CCD) и комплементарный металл- Оксидный полупроводник (CMOS)). Скорость лазерного сканирования внутренне ограничена механической инерцией сканирующих зеркал, тогда как частота кадров CCD или CMOS ограничена фундаментальным компромиссом между скоростью обработки изображения и чувствительностью ( т. Е. Увеличение частоты кадров приводит к снижению чувствительности обнаружения сигнала , и наоборот). Основываясь на полностью оптическом, сверхбыстром механизме кодирования изображений, оптическая обработка с растяжением по времени была продемонстрирована как привлекательная платформа для высокопроизводительного потока изображений cytOmeters, без необходимости использования обычных датчиков изображения или механического лазерного сканирования 2 , 3 . Подробное описание рабочего принципа долговременной визуализации можно найти в ссылках 4 , 5 , 6 , 7 . Вкратце, он состоит из двух взаимозаменяемых этапов отображения: (i) спектральное кодирование (отображение длины волны), в котором пространственные координаты изображенного образца отображаются на разные длины волн по спектру светоимпульсного пучка 8 , 9 , И (ii) дисперсионное преобразование Фурье (отображение времени по длине волны) 9 , в котором компоненты длины волны отдельных лазерных импульсов преобразуются (растягиваются) через групповую дисперсию скорости (ГВД) во временные колебания с волной ( рис. 1 ). ВажноОсобенностью долговременного изображения является оптическое усиление, которое играет критическую роль в борьбе с потерей чувствительности из-за сверхбыстрого фотодетектора и потери GVD, тем самым усиливая отношение сигнал / шум изображения (SNR), не загрязняясь шумом фотодетектора 9 , Поскольку каждый лазерный импульс кодирует сканирование линии изображения, который ортогонален однонаправленному потоку ячеек, эффективная скорость сканирования линии определяется скоростью повторения лазера, которая обычно превышает 10 МГц. Эта сверхбыстрая операция позволяет осуществлять размытие изображений с одной ячейкой с пропускной способностью 10 000-100 000 ячеек / с ( т. Е. В 10-100 раз выше, чем обычная цитометрия изображения). В результате изображение с растяжением по времени может найти уникальные приложения в высокопроизводительном, односетевом скрининге на основе изображений, особенно когда необходимо идентифицировать неизвестную гетерогенность или редкие / аберрантные клетки в пределах значительной популяции (от тысяч до миллионов чел<html> Ls), например, скрининг редких раковых клеток 10 или классификация микроводорослей 11 . Временно-растягивающая визуализация преимущественно основана на захвате изображения яркого поля (BF), из которого контраст изображения генерируется путем рассеяния света и поглощения из ячеек 2 , 3 , 9 , 10 , 11 . Такие возможности без ярлыков, однокамерные изображения могут обойти вредные эффекты, связанные с флуоресцентными метками, такие как цитотоксичность и фотообесцвечивание, и тем не менее предоставить ценную информацию для одноцелевого анализа на основе клеточной и субклеточной текстуры и морфологии. Доказано, что эти без метки параметры эффективны для глубокой классификации изображений клеток, особенно когда имеется огромная популяция клеток 11 ,&quot;Xref&quot;&gt; 12. Однако во многих случаях BF-изображение не обеспечивает достаточного контраста, чтобы выявить подробную морфологию прозрачных клеток без этикетки. Для повышения контрастности изображения при сверхбыстрых частотах кадров 13 , 14 , 15 были разработаны различные методы визуализации без метки, фаза-контраст, время-растяжение. Среди этих методов была разработана асимметричная детектируемая по времени оптическая микроскопия (АТОМ), чтобы выявить контраст фазового градиента (дифференциальный интерференционный контраст (DIC)), основанный на концепции, подобной фотографии Шлирен, Высококонтрастное изображение одиночных клеток при сверхвысокой микрофлюидной скорости (до 10 м / с) 16 . Этот эффект можно легко сгенерировать посредством наклонного детектирования или освещения путем частичной блокировки траектории луча с кодированием изображения или наклона луча до фотодетекции. Еще одним преимуществом ATOM является егоЧтобы одновременно получить два контраста с фазовым градиентом вдоль противоположных ориентаций. Вычитание интенсивности и суммирование двух противоположно-контрастных изображений дают дифференциальный градиент фазового градиента и контраст поглощения соответственно от одного и того же сканирования линии. В этой работе представлен подробный протокол, описывающий реализацию ATOM, включая установление оптической установки, подготовку образца и сбор данных и визуализацию. В частности, эта работа демонстрирует работу ATOM с одноклеточной визуализацией клеток крови человека, раковых клеток и фитопланктона (микроводорослей). Это подчеркивает применимость АТОМ к визуализации проточной цитометрии не только на биомедицинской арене, но также в исследованиях морских и биотопливных 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)

Масштабирование числа измеряемых параметров, что позволяет проводить многомерный анализ данных и, таким образом, статистические результаты с более высокой достоверностью, является основной тенденцией в развитии технологии проточной цитометрии. Примечательно, что добавление изображений высокой четкости позволяет комплексный морфологический анализ сотовых / субклеточных структур. Это невозможно для стандартных проточных цитометров. Тем не менее, это полезно для продвижения наших знаний о клеточных функциях и может принести пользу исследованиям в области естественных наук, клинической диагностике и мониторингу окружающей среды. Включение возможностей визуализации в проточную цитометрию ставит под угрозу пропускную способность анализа, в первую очередь из-за ограничений скорости и чувствительности в технологиях камеры. Было показано, что для преодоления этой проблемы скорости или пропускной способности, связанной с цитометрией потока изображений, при сохранении качества изображения, была продемонстрирована асимметричная оптическая микроскопия с временным растяжением (АТОМ), позволяющая высококонтрастный однокамерный образС разрешением до соты, при пропускной способности изображения до 100 000 ячеек / с. Основываясь на концепции визуализации обычного времени-растяжения, которая опирается на все-оптическое кодирование и извлечение изображений с использованием ультрабыстрого широкополосного лазерного импульса, ATOM еще больше повышает производительность изображения за счет усиления контрастности изображения немаркированных / неокрашенных ячеек. Это достигается путем доступа к информации фазового градиента ячеек, которая спектрально кодируется в одноканальные широкополосные импульсы. Следовательно, ATOM особенно выгодна при высокопроизводительных измерениях одноклеточной морфологии и текстуры - информации, указывающей типы клеток, состояния и четные функции. В конечном счете, это может стать мощной платформой для картирования проточной цитометрии для биофизического фенотипирования клеток, дополняющего текущий современный клеточный анализ на основе биохимических маркеров. В этой работе описывается протокол для установления ключевых модулей системы ATOM (от оптического интерфейса до данных pОбработка и визуализация), а также рабочий процесс цитометрии изображений на основе ATOM с использованием в качестве примеров человеческих клеток и микроводорослей.

<html> В этой работе показаны две одноячеистые демонстрации изображений ATOM: одна с клетками млекопитающих (мононуклеарная клетка периферической крови человека (PBMC) и клетки рака молочной железы (MCF-7)), а другая с фитопланктоном s (Scenedesmus и Chlamydomonas). Первый экспериме...

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

В этом протоколе описывается внедрение системы оптической микроскопии с временным растяжением асимметричного детектирования для одноэлементной визуализации в сверхбыстрой микрожидкостной среде и ее применениях в цитометрии изображений.

Микрофлюидная имитационная проточная цитометрия с помощью асимметричного детектирования оптической микроскопии с временным растяжением (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

Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки

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

Определение 3D Поля потока через Multi-камеры светового поля изображения

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

Оптический захват наночастиц

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

Атомного зонда томографии Исследования по Cu (In, Ga) Se<sub&gt; 2</sub&gt; Границам зерен

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

Анализируя движение Навплия &#39;<em&gt; Артемии Салина</em&gt; &#39;Оптическими слежения плазмонных наночастиц

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

Когерентные антистоксовы комбинационное рассеяние (CARS) микроскопии Визуализирует Фармацевтические таблетки при растворении

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

Запись брэгговских решеток в 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

Динамический Поры масштабе пластового состояние визуализации реакции в карбонатных коллекторах с использованием синхротронного Fast томографии

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

Роман Фотоакустическая микроскопии и оптическая когерентная томография Dual модальности хориоретинальной изображений в жизни кролика глаза

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

Поколение под контролем размер поли (этиленгликоля) Diacrylate каплями через Semi-3-мерной потока упором Microfluidic приборы

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