lensfree芯片断层用人多角度的光照和像素超高分辨率的显微镜
Summary
lensfree光学断层扫描是一个立体显微镜技术，提供了一个<1微米的空间分辨率×<1微米×<3微米，在X，Y和Z尺寸，分别超过15-100毫米大成像容积<sup> 3</sup>，这可能与实验室的单芯片平台集成特别有用。
Abstract
层析成像已在医学上广泛使用的工具，因为它可以提供三维（3D）结构信息，对于大小不同尺度的对象。在微米和毫米尺度，光学显微镜的方式发现，由于越来越多地使用非电离性的可见光，并提供一套丰富的照明光源（如激光器和发光二极管）和检测元件（如大幅面CCD和CMOS探测器阵列）。在最近开发的光学层析显微镜的方式，可以包括光学相干断层扫描，衍 射光断层扫描，光学投影层析成像和光表镜。1-6这些平台提供的细胞，微生物和动物模型如 C截面成像线虫 ，斑马鱼和小鼠胚胎。
现有的3D光学成像一般都比较笨重和复杂的结构，限制日é可用性，这些设备先进的实验室，并妨碍他们的实验室在一个芯片平台和微流控芯片的集成。提供一种替代的断层显微镜，我们最近开发的一个高通量，结构紧凑，成本效益的光学断层扫描方式lensfree光断层扫描（很多）。7拍镜头和笨重的光学元件的使用将被丢弃，而不是依靠多角度照明和数字计算，实现了一个大的成像量深度解决微型物体的成像。很多形象在<1微米的空间分辨率X <1微米x <3微米，在X，Y和Z尺寸，分别超过了15-100毫米3大成像容积，并就特别有用的生物标本实验室在一个芯片平台。
Protocol
1。影像设定很多，可以在一个紧凑和轻巧便携领域的架构8组装，或者optofluidic显微镜截面成像能力。9在这份报告中，但是，我们会向静态描述断层成像为台式实施的基本设置样品。 照明模块：地段，部分相干光源，如发光二极管（LED）可以利用。实验的灵活性，我们使用了氙气灯的单色（T260基石，新港公司）。单色仪的调整，以提供?…
Discussion
重要的是要强调的是独特的几何lensfree片上的全息显微实现像素的超高分辨率层析成像的关键推动者。由于录制的影像不认为是投影图像在语无伦次接触成像接近12，但投影全息图 ，透射光衍射，直到它撞击探测器可以数字全息重建纠正。因此，在样品到传感器的距离变化可占。此外，由于样品到传感器的距离通常~~ 0.5-5毫米，而光源放置在〜4-10厘米的距离从样品，实现亚像素的变…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name | Compay | Catalog # | Comment |
| Linear X-Y stages | Newport Corp. | MFA-PP | Miniature Linear Stage |
| Motorized rotation stage | Thorlabs | PRM1Z8 | Motorized Precision Rotation Mount |
| Multimode optical fiber | Thorlabs | AFS105/125Y | Multimode Fiber |
| Light source | Newport Corp. | 6255 | Ozone-free Xenon Lamp |
| Monochromator | Newport Corp. | 74100 | Cornerstone 260 1/4 m Monochromator |
| CMOS sensor array | Aptina Inc. | MT9P031STC | 5 Megapixels CMOS Sensor |
| C. elegans sample | Carolina Biosupply | 173500 | Wild-type C. elegans |
| Levamisole | Sigma Aldrich | L9756-5G | Tetramisole hydrochloride |
References
- Schmitt, J. M. Optical coherence tomography (OCT): a review, J. Sel. Top. Quant. Elect. 5, 1205-1215 (1999).
- Keller, P. J., Schmidt, A. D., Wittbrodt, J., Stelzer, E. H. K. Reconstruction of zebrafish early embryonic development by scanned light sheet microscopy. Science. 322, 1065-1069 (2008).
- Sharpe, J., Ahlgren, U., Perry, P., Hill, B., Ross, A., Hecksher-Sørensen, J., Baldock, R., Davidson, D. Optical Projection Tomography as a Tool for 3D Microscopy and Gene Expression Studies. Science. 296, 541-545 (2002).
- Sung, Y., Choi, W., Fang-Yen, C., Badizadegan, K., Dasari, R. R., Feld, M. S. Optical diffraction tomography for high resolution live cell imaging. Opt. Exp. 17, 266-277 (2009).
- Debailleul, M., Simon, B., Georges, V., Haeberle, O., Lauer, V. Holographic microscopy and diffractive microtomography of transparent samples. Meas. Sci. Technol. 19, 074009 (2008).
- Charrière, F., Pavillon, N., Colomb, T., Depeursinge, C., Heger, T. J., Mitchell, E. A. D., Marquet, P., Rappaz, B. Living specimen tomography by digital holographic microscopy: Morphometry of testate amoeba. Opt. Exp. 14, 7005-7013 (2006).
- Isikman, S. O., Bishara, W., Mavandadi, S., Yu, S. W., Feng, S., Lau, R., Ozcan, A. Lens-free optical tomographic microscope with a large imaging volume on a chip. Proc. Nat. Acad. Sci. 108, 7296-7301 (2011).
- Isikman, S. O., Bishara, W., Sikora, U., Yaglidere, O., Yeah, J., Ozcan, A. Field-portable Lensfree Tomographic Microscope. Lab Chip. 11, 2222-2230 (2011).
- Isikman, S. O., Bishara, W., Zhu, H., Ozcan, A. Optofluidic tomography on a chip. App. Phys. Lett. 98, 161109 (2011).
- Bishara, W., Su, T. W., Coskun, A., Ozcan, A. Lensfree on-chip microscopy over a wide field-of-view using pixel super-resolution. Opt. Exp. 18, 11181-11191 (2010).
- Messaoudi, C., Boudier, T., Sorzano, C. O. S., Marco, S. TomoJ: tomography software for three-dimensional reconstruction in transmission electron microscopy. BMC Bioinformatics. 8, 288 (2007).
- Heng, X., Erickson, D., Baugh, L. R., Yaqoob, Z., Sternberg, P. W., Psaltis, D., Yang, C. Optofluidic Microscopy: A Method for Implementing High Resolution Optical Microscope On A Chip. Lab on a Chip. 6, 1274-1276 (2006).
Tags
Lensfree On-chip Tomographic MicroscopyMulti-angle IlluminationPixel Super-resolution3D Structural InformationOptical Microscopy ModalitiesOptical Coherence TomographyOptical Diffraction TomographyOptical Projection TomographyLight-sheet MicroscopySectional ImagingC. ElegansZebrafishMouse EmbryosBulky And Complex ArchitecturesLab-on-a-chip PlatformsMicrofluidic ChipsHigh-throughput Imaging
Citer Cet Article
Isikman, S. O., Bishara, W., Ozcan, A. Lensfree On-chip Tomographic Microscopy Employing Multi-angle Illumination and Pixel Super-resolution. J. Vis. Exp. (66), e4161, doi:10.3791/4161 (2012).