Piscamento e você falta ele: Únicas pilhas da imagem lactente que viajam na velocidade de Usain Bolt

A precisão e a precisão com que as únicas pilhas podem ser analisadas e manipulado têm sido melhoradas extremamente nos últimos anos pela revelação do cytometry de fluxo microfluidic-baseado.

Apesar de sua sensibilidade, o cytometry de fluxo microfluidic é limitado pela baixa produção e pela definição espacial deficiente. A pesquisa recente tentou revolucionar técnicas de imagem lactente microfluidic do cytometry de fluxo para endereçar estas limitações. Isto conduziu à revelação das plataformas novas que combinam a produção alta oferecida pelo cytometry de fluxo convencional com a definição espacial da microscopia óptica.

Agora, uma revisão por cientistas no instituto para o produto químico e a tecnologia biológica resumiram a pesquisa recente na revelação análise da pilha da ultra-alto-produção da única e de ferramentas multi-paramétricas da imagem lactente.

Os autores resumem diversos meios defocalização microfluidic e detalham as metodologias as mais avançadas da detecção; as técnicas fotodetector-baseadas a saber da câmera e de imagem lactente. A revisão é publicada por Stavrakis e por colegas na edição especial da biotecnologia analítica da opinião actual do jornal na biotecnologia.

análise da pilha da Ultra-alto-produção a única está revolucionando o campo da biomedicina.Promotor | Shutterstock

Câmeras que podem bater o borrão

O processamento simultâneo de pilhas ou de biomoléculas individuais é dependente da capacidade para focalizar pilhas em um fluxo da único-pilha. Isto permite que as pilhas sejam isoladas e imaged individualmente. Diversas técnicas para manipular o fluxo da bainha, uma parede do líquido através de que a amostra é injectada, melhoraram o posicionamento do fluxo interno da amostra. Este fluxo da amostra abriga as pilhas que estão sendo investigadas e permite que sejam colocadas óptima para a imagem lactente.

O movimento de alta velocidade das pilhas dentro do líquido da bainha é problemático como cria o borrão óptico do `', um borrão que cerca a imagem do objeto. As tentativas de eliminar o borrão óptico têm executado previamente técnicas do fluxo da imagem lactente. Estas técnicas tentaram acoplar a microscopia, que oferece a boa definição de imagem com cytometry de fluxo, que sofre da definição espacial deficiente.

Contudo, a imagem lactente do fluxo sofre das produções do baixo-moderado e de uma exigência fluida do volume da grande bainha. A pesquisa actual centra-se pelo contrário sobre métodos do cytometry de fluxo do acoplamento com microfluidics, oferece-se as vantagens da alto-produção e do baixo-volume.

Schonbrun e outros, por exemplo, incorporou o uso de uma plataforma microfabricated com lentes diffractive gerar a ampliação e a definição submicrónica. As revelações as mais recentes na imagem lactente microfluidic do fluxo sucederam em conseguir mesmo a maior produção, denominada produção ultra-alta.

Rane demonstrou e outros meios de conseguir imagens borrão-livres em velocidades altas com uma produção analítica 85 do   000 cells/s. Além disso, podiam tomar medidas multi-paramétricas (fluorescência da multi-cor, brilhante-campo, e imagens do escuro-campo), que permite que as pilhas sejam caracterizadas com precisão muito maior.

Fotodetector - meios superiores da aquisição da imagem?

os métodos Câmera-baseados são limitados por umas trocas entre a sensibilidade e a velocidade da imagem lactente. as plataformas Fotodetector-baseadas, contudo, oferecem uma rota alternativa capturar os eventos rápidos. Os métodos os mais recentes centraram-se na imagem lactente deesticão que aumenta dramàtica a sensibilidade da imagem. O tempo que estica métodos usa pulsações de luz de faixa larga do femto- aos picosegundos para seleccionar cada biomolécula ou pilha em uma amostra.

A técnica de imagem lactente do tempo-estiramento, desenvolvida primeiramente em Califórnia, tem sido refinada mais recentemente em Hong Kong por Tsia e outros, cujos os esforços conduziram a uma técnica de segunda geração chamada microscopia óptica do tempo-estiramento da assimétrico-detecção (ou ÁTOMO). Tempo-esticar envolve óptica codificar quadros da imagem em pulsos ultrafast do laser.

A taxa de quadro é determinada pela taxa da repetição do laser pulsado ultrafast e assim que o ÁTOMO permite velocidades da imagem lactente de milhões de frames por segundo. Mais, a imagem codificada pode ser amplificada. O efeito combinado de alta velocidade e da sensibilidade elimina as trocas indicadas por métodos câmera-baseados.

Os pesquisadores em Hong Kong capturaram imagens borrão-livres das pilhas que não exigiram etiquetando, uma técnica típica da pre-selecção usada para obter imagens de alto contraste. O framerate de 105 cells/s excede distante o framerate dos sensores tradicionais convencionais, que fornecem um-centésimos daquele.

A imagem lactente da fluorescência das pilhas é uma medida paramétrica das pilhas que é mais difícil de obter. Exige pulsos da radiação eletromagnética fora do espectro da luz visível, daqui tempo-esticar pelo ÁTOMO é inoportuno.

Tipicamente, os pulsos minúsculos da fluorescência são lidos lentamente por métodos câmera-baseados, produzindo pixéis individuais; isto limita a velocidade da imagem lactente da fluorescência. Diebold tem endereçado e outros recentemente a introdução da imagem lactente da fluorescência na alta velocidade. Inspirado pelas telecomunicações coloque, eles desenvolveu uma maneira de gerar umas taxas mais rápidas do readout da imagem.

A técnica, chamada imagem lactente da fluorescência usando a emissão radiofrequência-etiquetada (INCÊNDIO), faz com que a fluorescência de cada pixel seja codificada em uma radiofrequência diferente. Isto ocorre de um modo similar à maneira em que muitos canais de televisão são entregados a uma tevê através de um fio de sinal, ou no quantos computadores são conectados a um router do sinal. Isto permite que a câmera detecte uma fileira de até 200 pixéis imediatamente. Quando aplicado ao cytometry de fluxo, o INCÊNDIO permite cada pilha de ser imaged em de alta resolução, em borrão-livre e em cores múltiplas, permitindo que a maior informação da imagem seja recolhida.

A revisão é o autor do projecto suas esperanças para a aplicação da alto-produção, imagem lactente multi-paramétrica, indicando:

Nós esperamos que os cytometers do fluxo da imagem lactente começarão a incorporar algoritmos de aprendizagem da máquina, para permitir análises do alto-índice nas aplicações tais como o perfilamento do fenótipo da pilha, a medicina personalizada e a revelação da droga.”

Fontes:

Stavrakis, S., e outros (2019). cytometry de fluxo microfluidic da imagem lactente da Alto-produção. Opinião actual na biotecnologia. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2018.08.002

Di Carlo, D. (2009). Microfluidics com inércia. Laboratório em uma microplaqueta. https://doi.org/10.1039/b912547g

Schonbrun, E., e outros (2012). Cytometry de fluxo múltiplo da imagem lactente do campo de visão de Microfabricated. Laboratório em uma microplaqueta. https://doi.org/ 10.1039/C1LC20843H

Rane, A.S., e outros (2017). cytometry de fluxo multi-paramétrico da imagem lactente da Alto-produção. Chem. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2017.08.005

Tsia, K.K., e outros (2016). cytometry de fluxo da imagem lactente do tempo-estiramento da Alto-produção para a classificação da multi-classe do fitoplâncton. Sistema ótico expresso. https://doi.org/10.1364/OE.24.028170

Diebold, E.D., e outros (2013). Freqüência de batida sintetizada Digital que multiplexa para a microscopia de fluorescência de secundário-milissegundo. Natureza Photonics. https://doi.org/10.1038/nphoton.2013.245

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

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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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