Lensfree On-chip microscopia tomográfica Empregando Multi-ângulo de iluminação e Pixel Super-resolução
Summary
Lensfree óptico tomografia é uma técnica de microscopia tridimensional que oferece uma resolução espacial de menos de 1 uM × menos de 1 uM × menos de 3 M em X, Y e dimensões Z, respectivamente, ao longo de um grande volume de imagiologia de 15-100 milímetros<sup> 3</sup>, Que pode ser particularmente útil para a integração com lab-on-a-chip plataformas.
Abstract
Tomográfico de imagem tem sido uma ferramenta amplamente utilizado em medicina como ele pode fornecer informação tridimensional (3D) estrutural sobre objectos de escalas de tamanho diferentes. Em escalas micrómetro e milímetros, as modalidades de microscopia óptica encontrar utilização crescente, devido à natureza não-ionizante de luz visível, e da disponibilidade de um amplo conjunto de fontes de iluminação (tais como lasers e emissores de luz-diodos) e elementos de detecção (tais como grande formato CCD e CMOS detector de matrizes). Entre os recentemente desenvolvidos modalidades de microscopia óptica tomográficos, pode-se incluir tomografia de coerência óptica, a tomografia de difração óptica, tomografia projeção óptica e luz folhas de microscopia. 1-6 Estas plataformas fornecer imagens seccional de células, microorganismos e animais modelo, como C. elegans zebrafish, e embriões de camundongos.
3D existente imagers ópticos geralmente têm arquiteturas relativamente volumosos e complexos, limitando ªe disponibilidade destes equipamentos para laboratórios avançados, e impedindo a sua integração com lab-on-a-chip plataformas e chips microfluídicos. Para fornecer um microscópio tomográfica alternativa, que recentemente desenvolveu a tomografia óptica lensfree (LOT) como uma modalidade de tomografia de alto rendimento, compactos e de baixo custo óptica. 7 LOT descarta o uso de lentes e componentes ópticos volumosos e, em vez se baseia em multi-ângulo iluminação e computação digital para alcançar profundidade resolvido imagens de micro-objetos sobre um volume grande de imagens. Muita coisa pode espécime biológico imagem com uma resolução espacial de 1 m <x <1 m x <3 mm no X, Y e Z, respectivamente dimensões, mais de um volume grande de imagens de 15-100 mm 3, e pode ser particularmente útil para lab-on-a-chip plataformas.
Protocol
Discussion
É importante ressaltar que a geometria original de lensfree microscopia on-chip holográfico é o capacitador fundamental para alcançar pixels super-resolução e imagem tomográfica. Desde que as imagens gravadas não são consideradas como imagens de projeção de imagens em contato incoerente se aproxima de 12, mas hologramas de projeção, a difração da luz transmitida até que incide sobre o detector pode ser digitalmente corrigidas pela reconstrução holográfica. Portanto, as variações …
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).
