Lueur et vous coup manqué il : Cellules de représentation se déplaçant à la vitesse d'Usain Bolt

La précision et l'exactitude avec lesquelles des cellules peuvent s'analyser et être manipulées a été grand améliorée ces dernières années par le développement de la cytométrie de flux basée sur microfluidic.

En dépit de sa sensibilité, la cytométrie de flux microfluidic est limitée par débit inférieur et résolution spatiale faible. La recherche récente a essayé de révolutionner des techniques d'imagerie microfluidic de cytométrie de flux d'adresser ces limitations. Ceci a eu comme conséquence le développement des plates-formes neuves qui combinent le débit élevé offert par cytométrie de flux conventionnelle avec la résolution spatiale de la microscopie optique.

Maintenant, une révision par des scientifiques à l'institut pour le produit chimique et la bio-ingénierie a récapitulé la recherche récente dans le développement de l'analyse unicellulaire d'ultra-haut-débit et des outils multi-paramétriques de représentation.

Les auteurs récapitulent plusieurs moyens cellule-s'orientants microfluidic et détaillent les méthodologies de dépistage les plus avancées ; les techniques d'imagerie d'appareil-photo et basées sur détecteur à savoir. La révision est publiée par Stavrakis et collègues dans le numéro spécial analytique de biotechnologie de l'opinion actuelle de tourillon en biotechnologie.

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Appareils-photo qui peuvent battre le flou

Le traitement simultané de différents cellules ou biomolécules dépend de la capacité d'orienter des cellules dans un flux unicellulaire. Ceci permet à des cellules d'être d'isolement et imagées individuellement. Plusieurs techniques pour manipuler le flux d'étui, une paroi de liquide par laquelle l'échantillon est injecté, ont amélioré positionner du flux intérieur d'échantillon. Ce flux d'échantillon renferme les cellules étant vérifiées et leur permet d'être mises de façon optimale pour la représentation.

Le mouvement à haute vitesse des cellules dans le liquide d'étui est problématique car il produit le flou optique de `', un flou entourant l'image de l'objectif. Les tentatives d'éliminer le flou optique ont précédemment mis en application des techniques de flux de représentation. Ces techniques ont essayé d'accoupler la microscopie, qui offre la bonne définition d'image avec la cytométrie de flux, qui souffre de la résolution spatiale faible.

Cependant, la représentation de flux souffre des débits d'inférieur-modéré et d'une condition liquide de volume de grand étui. La recherche actuelle se concentre au lieu sur des méthodes de cytométrie de flux de couplage avec le microfluidics, offre les avantages du haut-débit et à faible volume.

Schonbrun et autres, par exemple, a comporté l'utilisation d'une plate-forme microfabricated avec les lentilles à diffraction de produire de l'agrandissement et de la définition submicronique. Les la plupart des développements récents dans la représentation microfluidic de flux ont réussi à réaliser encore un débit plus grand, nommé débit ultra-haut.

Rane a et autres expliqué des moyens de réaliser des images flou flou aux vitesses élevées avec un débit analytique 85 du   000 cells/s. D'ailleurs, elles pouvaient prendre des mesures multi-paramétriques (fluorescence, lumineux-inducteur, et images en couleurs de foncé-inducteur), qui permet à des cellules d'être caractérisées avec beaucoup de grande précision.

Détecteurs photoélectriques - moyens supérieurs de l'acquisition des images ?

des méthodes basées sur appareil-photo sont limitées par un compromis entre la sensibilité et la vitesse de la représentation. les plates-formes basées sur détecteur, cependant, offrent une route alternative pour capter les événements rapides. Les méthodes les plus récentes ont porté sur la représentation de temps-étirement qui améliore spectaculaire la sensibilité d'image. Les méthodes d'étirement de temps emploient des pulsations lumineuses à bande large de femto- aux picosecondes pour interviewer chaque biomolécule ou cellule dans un échantillon.

La technique d'imagerie de temps-extension, d'abord développée en Californie, a été raffinée plus récent dans Hong Kong par Tsia et autres, dont les efforts ont eu comme conséquence une microscopie optique de technique de temps-extension appelée de la seconde génération d'asymétrique-dépistage (ou l'ATOME). le Temps-étirement concerne coder optiquement des bâtis d'image dans des pouls ultra-rapides de laser.

Le débit d'images est déterminé par le régime de répétition du laser pulsé ultra-rapide et ainsi l'ATOME active des vitesses de représentation des millions d'images par seconde. De plus, l'image codée peut être amplifiée. L'effet combiné de la haute vitesse et de la sensibilité élimine le compromis manifesté par des méthodes basées sur appareil-photo.

Les chercheurs dans Hong Kong ont saisi des images flou flou des cellules qui n'ont pas eu besoin marquant, une technique typique de préexamen employée pour obtenir des images contrastées. La framerate de 105 cells/s dépasse de loin la framerate des détecteurs traditionnels conventionnels, qui fournissent l'un-centième de cela.

La représentation de fluorescence des cellules est une mesure paramétrique de cellules il est plus difficile obtenir que. Elle exige des pouls de rayonnement électromagnétique en dehors de du spectre de la lumière visible, par conséquent le temps-étirement par l'ATOME est inapproprié.

Type, les pouls minuscules de la fluorescence sont affichés lentement par des méthodes basées sur appareil-photo, produisant différents pixels ; ceci limite la vitesse de la représentation de fluorescence. Diebold et autres ont récent abordé la question de la représentation de fluorescence à la grande vitesse. Inspiré par la télécommunication mettez en place, ils a développé une voie de produire des vitesses plus rapides de lecture d'image.

La technique, représentation appelée de fluorescence utilisant l'émission radiofréquence-étiquetée (INCENDIE), causes la fluorescence de chaque pixel à coder sur une radiofréquence différente. Ceci se produit en quelque sorte assimilé à la voie de laquelle beaucoup de chaînes de télévision sont fournies à une TV par l'intermédiaire d'un fil de signe, ou combien d'ordinateurs sont branchés à un couteau de signe. Ceci permet à l'appareil-photo de trouver une rangée de jusqu'à 200 pixels immédiatement. Une fois appliqué à la cytométrie de flux, l'INCENDIE permet à chaque cellule d'être imagée à haute résolution, à flou flou et dans des couleurs multiples, permettant à des informations plus grandes d'image d'être recueillies.

La révision écrit le projet leurs espoirs pour l'application du haut-débit, représentation multi-paramétrique, indiquant :

Nous comptons que les cytometers de flux de représentation commenceront à comporter des algorithmes d'apprentissage automatique, afin de tenir compte des analyses de haut-teneur dans les applications telles que le profilage de phénotype de cellules, le médicament personnalisé et le développement de médicament. »

Sources:

Stavrakis, S., et. al. (2019). High-throughput microfluidic imaging flow cytometry. Current Opinion in Biotechnology. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2018.08.002

Di Carlo, D. (2009). Inertial microfluidics. Lab on a Chip. https://doi.org/10.1039/b912547g

Schonbrun, E., et. al. (2012). Microfabricated multiple field of view imaging flow cytometry. Lab on a Chip. https://doi.org/ 10.1039/C1LC20843H

Rane, A. S., et. al. (2017). High-throughput multi-parametric imaging flow cytometry. Chem. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2017.08.005

Tsia, K. K., et. al. (2016). High-throughput time-stretch imaging flow cytometry for multi-class classification of phytoplankton. Optics Express. https://doi.org/10.1364/OE.24.028170

Diebold, E. D., et. al. (2013). Digitally synthesized beat frequency multiplexing for sub-millisecond fluorescence microscopy. Nature Photonics. https://doi.org/10.1038/nphoton.2013.245

Hidaya Aliouche

Written by

Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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