Lensfree On-chip Tomografische Microscopie Gebruikmakend van Multi-angle Verlichting en Pixel Super-resolutie
Summary
Lensfree optische tomografie een driedimensionale microscopie techniek die een ruimtelijke resolutie van <1 um heeft x <1 um x <3 urn x, y en z afmetingen respectievelijk over een groot volume beeldvorming van 15-100 mm<sup> 3</sup>, Kan dat bijzonder nuttig zijn voor de integratie met lab-on-a-chip platforms.
Abstract
Tomografische beeldvorming is een veel gebruikt hulpmiddel in de geneeskunde als het kan drie-dimensionale (3D) structurele informatie over de objecten van verschillende grootte weegschalen leveren. In micrometer en millimeter schalen, optische microscopie voorwaarden te bepalen in toenemende mate gebruik als gevolg van de niet-ioniserende karakter van zichtbaar licht, en de beschikbaarheid van een rijke set van verlichting bronnen (zoals lasers en light-emitting-diodes) en detectie-elementen (zoals groot formaat CCD-en CMOS-detector-arrays). Onder de recent ontwikkelde optische microscopie tomografische modaliteiten, kan men onder andere optische coherentie tomografie, optische diffractie tomografie, optische projectie tomografie en licht-sheet microscopie. 1-6 Deze platforms bieden sectionele beeldvorming van cellen, micro-organismen en model dieren, zoals C. elegans, zebravis en muis embryo's.
Bestaande 3D optische warmtebeeldcamera's hebben over het algemeen relatief omvangrijke en complexe architecturen, het beperken van ee beschikbaarheid van deze apparatuur tot geavanceerde laboratoria, en belemmeren de integratie daarvan met lab-on-a-chip platforms en microfluïdische chips. Om een alternatief tomografische microscoop te bieden, hebben we recent ontwikkelde lensfree optische tomografie (LOT) als een high-throughput, compacte en kosten-effectieve optische tomografie modaliteit. 7 LOT teruggooi het gebruik van lenzen en omvangrijke optische componenten, en in plaats daarvan is gebaseerd op multi-angle verlichting en digitale berekening om diepte-opgelost beeldvorming van micro-objecten te bereiken over een grote beeldvorming volume. Kan veel beeld biologisch monster met een spatiale resolutie van <1 um x <1 um x <3 micrometer in de x, y en z afmetingen respectievelijk over een groot beeldvolume van 15-100 mm 3, en kan bijzonder nuttig voor lab-on-a-chip platforms.
Protocol
Discussion
Het is belangrijk te benadrukken dat de unieke geometrie van lensfree on-chip holografische microscopie is de kritische factor om pixel super-resolutie en tomografische beeldvorming te bereiken. Aangezien de opgenomen beelden niet verondersteld projectiebeelden zoals onsamenhangend contact imaging nadert 12, maar projectie hologrammen de buiging van het doorgelaten licht tot het afbreuk doet aan de detector digitaal gecorrigeerd holografische reconstructie. Daarom kan variaties in de bemonsteringsfre…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
