Mikro Kan akış hızı Profil ölçümleri için mikro-parçacık imaj velosimetri

Bu prosedürün genel amacı, mikropartikül Görüntü LOC simetrisini kullanarak bir mikrokanaldaki bir kan çözeltisinin hız profilini ölçmektir. Bu, ölçeği ayarlamak, görüntüyü, zamanlamayı ayarlamak ve kanalın merkez düzlemini bulmak için önce mikro kanalda bir Newton çözümü kullanılarak sistemin kalibre edilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, kan solüsyonunu kanal kurulumuna dahil etmek ve mikro kabarcıklar olmadığından emin olmaktır.

Daha sonra, kan akışı, darbeli bir kameradan alınan görüntü çiftleri veya yüksek hızlı bir kameradan alınan video kullanılarak kanalda istenen düzlemlerde görüntülenir. Son adım, kanal içindeki yer değiştirme vektör alanını elde etmek için görüntü çiftleri veya video dizisi arasında çapraz korelasyon yapmaktır. Sonuç olarak, gösterge niteliğinde bir hız profili elde etmek için yer değiştirme vektör alanının kanal boyunca ve ölçümün zaman çerçevesi boyunca ortalaması alınabilir.

Bu profil daha fazla analiz edilebilir veya hesaplamalar için kullanılabilir. Bu yöntem, biyomedikal ve biyoakışkanlar alanında, hız profilinin şekli ve bir mikro damarın duvarındaki saf oran gibi temel soruları yanıtlayabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni başlayan kullanıcılar, kan gibi biyolojik örneklerin kullanılmasındaki zorluklar ve doğru ölçümlerin alınmasındaki karmaşıklıklarla mücadele eder.

İlk adım, Polimetil SUBOXANE veya PDMS'de bir mikrokanal elde etmektir. Bu deneydeki mikro kanallar yaklaşık 50 mikron derinliğinde ve 150 mikron genişliğindedir. PDMS'nin sıvıyla temas eden tarafını ve üzerine oksijenli plazmaya bağlanacağı cam sürgüyü 45 saniye boyunca açığa çıkarın.

Ardından kalıcı bir bağ elde etmek için bunları sıkıca birbirine bastırın. Bu deneyde taze toplanmış gözenek işareti kanı kullanılır. Hazırlamak için iki mililitre suya 0,5 gram EDTA ekleyin.

Daha sonra çözeltiyi 10 kez hafifçe çalkalanmış bir litre ılık tam kana ekleyin ve kan oda sıcaklığındayken oda sıcaklığına soğumaya bırakın. 50 mililitre kan örneklerini 3000 RPM'de 10 dakika santrifüjleyin. Bu yapıldıktan sonra, plazmayı çıkarmak için bir pipet kullanın.

Daha sonra, buffy coat çıkarıldıktan sonra tekrar kana karışmaması için buffy coat çıkarmak için yavaşça bir pipet yerleştirin. Yaklaşık 20 mililitre fosfat tamponlu salin veya PBS'de hafifçe karıştırın, santrifüjlemeyi, plazma ve buffy coat çıkarmayı ve PBS ilavesini iki kez daha tekrarlayın. Son santrifüjlemeden sonra, PBS'yi kalan buffy kaplama ile birlikte çıkarın.

Temizlenmiş kırmızı kan hücrelerini alın ve istenen konsantrasyonlarda PBS veya plazmada askıya alın. Buradaki örnekte %10 kırmızı kan hücresi veya hematokrit %10 vardır. Daha sonra kan örneklerine istenen konsantrasyonda, bu sistemdeki bir mililitre kan başına yaklaşık 30 mikrolitre olacak şekilde bir mikron floresan izleyici parçacık ekleyin.

Ayrıca, bu noktada, deiyonize su ve floresan parçacıkları ile bir kalibrasyon çözeltisi yapın. Bu deney için veriler, darbeli bir kameraya sahip bir lavis lazer görüntüleme sistemi kullanılarak toplanır. Bu bir ND YAG lazer ile birleştirilir.

Veri toplamadan önce, lazer çalışması için gerekli tüm güvenlik önlemlerini alın. Mikroçipi, burada mümkün olan en küçük şırıngayı, 50 mikrolitre ve en kısa miktarda hortumu kullanarak şırınga sistemine takarak hazırlayın. Sıvı sızıntısını ve hava girişini azaltmak için boruyu çipteki şırıngaya yapıştırıcı, PDMS veya Vazelin ile kapatın.

Sıvının olası kirlenmesini önlemek için dikkatli olun Önce sistemi kalibre etmek için, mikro şırıngayı doldurmak için kalibrasyon solüsyonunu kullanın. İlk olarak, standart bir şırıngayı su ve floresan parçacıkları çözeltisi ile doldurun. Pistonu mikro şırıngadan çıkarın.

Kalibrasyon solüsyonunu mikrokanalın çıkışına enjekte etmek için standart şırıngayı kullanın. Bu, sıvının mikro şırıngayı doldurmasına ve açık ucundan kaçmasına neden olur. Mikroçip tüpünde veya mikro şırıngada mikro kabarcık kalmayana kadar sıvıyı enjekte etmeye devam edin.

Mikro kabarcıkların olmadığını doğrulamak için mikro şırınga pistonunu değiştirin ve sistemi bir mikroskopla inceleyin. Mikro kabarcık örnekleri burada gösterilmiştir, sistemde mikro kabarcık olmadığında, standart şırınganın fişini çekin ve dışarı akışı toplamak için bir şırınga ile değiştirin. Ardından, kalibrasyon sıvısı içeren mikro şırıngayı şırınga pompasına takın ve pompayı düzleştirin.

Yani boru yataydır. Şırınga pompasını istenen akış hızına programlayın. Mikroçipi ters çevrilmiş mikroskop aşamasına yerleştirin.

Şimdi sistemi kalibre edin. İlk olarak, kanalın ortasındaki hız profilini ölçün. Ayrıca darbeli görüntüler arasındaki süreyi de kalibre edin.

Parçacıklar çerçeveler arasında beş ila 10 piksel arasında hareket etmelidir. İyi bir korelasyon için kanalın ortasında ölçüm yapmaya dikkat edin. Kalibrasyon yapıldıktan sonra mikro şırıngayı, pistonu ve çıkış şırıngasını çıkarın ve sistemi sade su ile durulayın.

Daha sonra sistemi, mikro kanalın çıkışına enjekte etmek için standart bir şırınga kullanarak hazırlanan kanla doldurun. Mikroskopla onaylanan mikro kabarcıklar kalmayana kadar devam edin. Ardından mikro şırınga pistonunu değiştirin.

Ardından, kanlı mikro şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin ve düzleştirin. Pompa ayarını aynı tutun. Mikroçipi mikroskop tablasına yerleştirin ve pompayı çalıştırın.

Şırıngaya yerleşen kırmızı kan hücrelerine karşı korunmak için veri toplamaya başlayın, her bir veya iki çalıştırmadan sonra yeniden doldurun. Tüm veriler toplandıktan sonra, görüntüler burada gösterildiği gibidir. Bu, %10 kırmızı kan hücresi konsantrasyonu ve saatte 10 mikrolitre akış hızı için elde edilen ham verilerdir.

Üstteki resim ilkidir. Alttaki görüntü saniyenin 100'de biri kadar çekildi. Sonra. Bu görüntüler, ön işlemeden sonra arka plan gürültüsünü gidermek için önceden işlenir.

Hız alanlarını elde etmek için görüntüler arasındaki çapraz korelasyon yapılır. Bu, %10 kırmızı kan hücresi ve saatte 10 mikrolitre akış hızına sahip bir sistemden elde edilen hız profilindeki bir sonuç örneğidir. Dikey eksenin hız olduğuna dikkat edin.

Farklı kameralar ve veri toplama sistemleri kullanılarak yüksek hızda görüntüler çekilebilmektedir. Bu, kanaldaki hücresiz katmanı görselleştirmek ve toplamayı ölçmek için yararlı olabilir. Bu görüntüler, üstteki resimde %20 kırmızı kan hücresi bulunan örneklere aittir.

Akış hızı saatte bir mikrolitredir ve kan hücreleri PBS'de süspanse edilir, bu da toplanma yeteneklerini ortadan kaldırır. Alttaki resimde. Akış hızı saatte 0.5 mikrolitredir ve kan hücreleri doğal plazmada süspanse edilir.

Bu durumda, toplama görünür. Bu prosedürü denerken, odakta net görüntülerin sonraki görüntü çiftleri arasında en iyi korelasyonu sağlayacağını unutmamak önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, çalışan bir sıvı olarak kanın doğasında var olan zorluklara rağmen, mikropartikül görüntü hızı simetrisinin kan mikro akışlarına nasıl uygulanacağını daha iyi anlamış olmalısınız.