Microscopia fluorescente sem lente em um Chip
Summary
Um sem lente no chip plataforma de microscopia fluorescente é demonstrado que pode objetos de imagem fluorescente através de uma ultra-wide campo de visão de, por exemplo,> 0,6-8 cm2 com <4μm resolução usando uma amostra de compressão baseada algoritmo de decodificação. Como um compacto e de campo amplo modalidade de imagem fluorescente on-chip poderia ser valioso para high-throughput citometria, raro de célula de pesquisa e análise de microarray.
Abstract
On-chip de imagem sem lente, em geral, destina-se a substituir os volumosos lente baseada em microscópios ópticos com desenhos mais simples e compacto, especialmente para aplicações high-throughput screening. Esta plataforma tecnológica emergente tem o potencial de eliminar a necessidade de volumoso e / ou caros componentes ópticos através da ajuda de novas teorias e algoritmos de reconstrução digital. Na mesma linha, aqui nós demonstramos um on-chip modalidade de microscopia fluorescente que pode conseguir, por exemplo, <4μm resolução espacial mais uma ultra-wide campo de visão (FOV) de> centímetros 0,6-8 2 sem o uso de lentes , mecânico-digitalização ou película fina filtros de interferência baseado. Nesta técnica, excitação fluorescente é alcançado através de uma interface de prisma ou hemisférica de vidro iluminado por uma fonte incoerente. Depois de interagir com o volume objeto inteiro, esta luz de excitação é rejeitado pelo total de interna-reflexão (TIR) processo que está ocorrendo na parte inferior da amostra micro-chip fluídico. A emissão fluorescente dos objetos animado é então recolhido por uma placa de fibra óptica ou de um cone e é entregue a um conjunto de sensores optoeletrônicos tais como charge-coupled-device (CCD). Usando uma amostragem de compressão algoritmo de decodificação baseado, adquirida lensfree primas imagens fluorescentes da amostra pode ser rapidamente processada para produzir por exemplo, <4μm resolução sobre um FOV de> 0,6-8 cm 2. Além disso, empilhadas verticalmente micro-canais que são separados por exemplo, 5-10 mM também pode ser fotografada com sucesso usando o mesmo lensfree on-chip plataforma de microscopia, o que aumenta ainda mais o rendimento global da modalidade. Este compacto on-chip plataforma de imagem fluorescente, com um decodificador rápida compressão por trás dele, poderia ser bastante valiosa para high-throughput citometria, raro de célula de pesquisa e análise de microarray.
Protocol
Discussion
Nós demonstramos uma plataforma on-chip microscopia fluorescente que pode conseguir, por exemplo, <4μm resolução espacial mais, por exemplo, cm> 2 0,6-8 campo de visão sem o uso de lentes, de varredura mecânica ou thin-film-interferência filtros. Nesta técnica, com o uso de uma placa de fibra óptica ou uma vela, a emissão fluorescente dos objetos é coletada com um array 2D de cabos de fibra óptica, antes de ser entregue a um opto-eletrônica do sensor array como um CCD / chip CMOS. Estas ima…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A. Ozcan agradece o apoio da NSF Prémio Carreira, o ONR Young Investigator Award 2009 e Prêmio de Diretor do NIH Innovator New DP2OD006427 do Gabinete do Diretor, NIH. Os autores também agradecem o apoio da Fundação Bill & Melinda Gates Foundation, Vodafone Americas Foundation, NSF e programa Bish (sob Prêmios # 0754880 e 0930501).
Materials
| Material Name | Company | Catalogue number |
|---|---|---|
| Charge-coupled device(CCD) | KODAK | KAF-8300 |
| Charge-coupled device(CCD) | KODAK | KAF-11002 |
| Charge-coupled device(CCD) | KODAK | KAF-39000 |
| Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) | Micron | MT9T031C12STCD |
| High power LED light source | Thorlabs | M455L2-C2 |
| High power LED driver | Thorlabs | LEDD1B |
| Fiber coupled LED light source | Mightex | FCS-0625-000 |
| Vacuum Pen | Edmund Optics | NT57-636 |
| 2, 4, 10 μm Fluospheres | Invitrogen | F-8826, F-8859, F-8836 |
| RBS lysis buffer 1X | eBioscience | 00-4333 |
| SYTO 16 labeling reagent | Invitrogen | S7578 |
| Fiber-optic faceplate | Edmund Optics | NT55-142 |
| Fiber-optic taper | Edmund Optics | NT55-134 |
| Prisms | Edmund Optics | NT47-626, NT45-403 |
| Filters | Edmund Optics | NT39-417 |
| PDMS Elastomers | Dow Corning | Slygard 184 |
Referencias
- Coskun, A. F., Su, T., Ozcan, A. Wide field-of-view lens-free fluorescent imaging on a chip. Lab Chip. 10, 824-824 (2010).
- Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. Lensless wide-field fluorescent imaging on a chip using compressive decoding of sparse objects. Opt. Express. 18, 10510-10523 (2010).
- Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. Lensfree Fluorescent On-Chip Imaging of Transgenic Caenorhabditis elegans Over an Ultra-Wide Field-of-View. PLoS ONE. 6, e15955-e15955 (2011).
- Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. Wide-field lensless fluorescent microscopy using a tapered fiber-optic faceplate on a chip. Analyst. , (2011).
- Seo, S. High-Throughput Lens-Free Blood Analysis on a Chip. Analytical Chemistry. 82, 4621-4627 (2010).
- Mudanyali, O. Compact, light-weight and cost-effective microscope based on lensless incoherent holography for telemedicine applications. Lab Chip. 10, 1417-1417 (2010).
- Tseng, D. Lensfree microscopy on a cellphone. Lab Chip. 10, 1787-1787 (2010).
- Lucy, L. B. An iterative technique for the rectification of observed distributions. The Astronomical Journal. 79, 745-745 (1974).
- Richardson, W. H. Bayesian-Based Iterative Method of Image Restoration. J. Opt. Soc. Am. 62, 55-59 (1972).
- Biggs, D. S. C., Andrews, M. Acceleration of iterative image restoration algorithms. Appl. Opt. 36, 1766-1775 (1997).
- Candes, E., Wakin, M. An Introduction To Compressive Sampling. Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 21-30 (2008).
- Kim, S., Koh, K., Lustig, M., Boyd, S., Gorinevsky, D. An Interior-Point Method for Large-Scale L1-Regularized Least Squares. Selected Topics in Signal Processing, IEEE. 1, 606-617 (2007).
- Candes, E. The restricted isometry property and its implications for compressed sensing. Comptes Rendus Mathematique. 346, 589-592 (2008).
- Baraniuk, R. Compressive Sensing [Lecture Notes]. Signal Processing Magazine, IEEE. 24, 118-121 (2007).
- Romberg, J. Imaging via Compressive Sampling. Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 14-20 (2008).
