Lensfree On-chip Tomographic Microscopia Utilizzando Multi-angolo di illuminazione e Pixel Super-risoluzione
Summary
Lensfree ottico tomografia è una tecnica tridimensionale microscopia che offre una risoluzione spaziale di <1 um x <1 um x <3 pm di x, y e Z, rispettivamente, per un grande volume di imaging di 15-100 mm<sup> 3</sup>, Che può essere particolarmente utile per l'integrazione con lab-on-a-chip piattaforme.
Abstract
Di imaging tomografico è stato uno strumento ampiamente utilizzato in medicina come può fornire tridimensionale (3D) informazioni strutturali per quanto riguarda oggetti di scale di misura diverse. In scale micrometri e millimetri, modalità microscopia ottica trovare uso sempre a causa della non ionizzanti natura della luce visibile, e la disponibilità di una vasta gamma di sorgenti di illuminazione (ad esempio laser e che emettono luce di diodi) e elementi di rilevazione, ad esempio grande formato CCD e CMOS-array detector). Tra i recentemente sviluppate modalità di microscopia ottica tomografiche, si può comprendere la tomografia a coerenza ottica, la tomografia a diffrazione ottica, tomografia a proiezione ottica e luce fogli microscopio. 1-6 Queste piattaforme forniscono immagini in sezione di cellule, microrganismi e animali modello come C. elegans, zebrafish ed embrioni di topo.
Esistenti imager 3D ottici hanno generalmente architetture relativamente ingombranti e complessi, limitando °e la disponibilità di questi strumenti e laboratori avanzati, e impedendo la loro integrazione con lab-on-a-chip piattaforme e chip microfluidica. Per fornire un microscopio alternativa tomografica, abbiamo recentemente sviluppato lensfree tomografia ottica (LOT) come una modalità high-throughput, compatto e conveniente tomografia ottica. 7 LOT rigetti l'uso di lenti e ingombranti componenti ottici, e si basa invece sul multi-angolo illuminazione e calcolo digitale per raggiungere profondità risolto imaging di micro-oggetti su un volume di immagini di grandi dimensioni. LOT può immagine campione biologico ad una risoluzione spaziale di <1 um x <1 um x <3 um x, y e Z, rispettivamente, su un grande volume di imaging di 15-100 mm 3, e possono essere particolarmente utili per lab-on-a-chip piattaforme.
Protocol
Discussion
È importante sottolineare che la geometria unica di lensfree on-chip microscopia olografico l'attivatore è critica per ottenere pixel super-risoluzione e di imaging tomografico. Poiché le immagini registrate non vengono considerati come immagini di proiezione di immagini in contatto incoerente avvicina 12, ma ologrammi di proiezione, la diffrazione della luce trasmessa fino colpisca il rivelatore può essere corretto digitalmente da ricostruzione olografica. Pertanto, le variazioni nel campion…
Disclosures
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).
