基于二维Gabor滤波器的光散射显微镜
Summary
我们表现出一个暗场显微镜基于Gabor般的过滤来测量单个活细胞内的亚细胞动力学的方法。该技术是敏感的细胞器结构的改变，如线粒体碎片，。
Abstract
我们展示一个微小的仪器，可以测量未染色的活细胞内细胞器的形态和组织所产生的亚细胞质地。拟议文书的扩展的无标记的光学显微镜的细胞器的大小和形状的纳米级变化的敏感性，可用于加速程序性细胞死亡或细胞的细胞器官动力，底层的基本生物过程有关的结构与功能关系的研究，如，分化。显微镜可以很容易地在现有的显微镜平台上实施，因此，可以传播到各个实验室，科学家可以实现和使用不受限制地访问所提出的方法。
提出的技术能够通过二维光学Gabor滤波器，通过观察细胞的亚细胞结构的特点。这些过滤器可以进行调节，以纳米（10纳米的）的灵敏度，非球面细胞内细胞器的大小和方向有关的具体形态属性感。虽然弹性散射产生对比的基础上，不依靠技术进行了详细的逆散射米氏理论模型或提取形态测量。因此，这种技术适用于非球面的一个精确的理论散射描述是不容易的细胞器，并提供了独特的形态参数，可以在未染色的活细胞内获得评估其功能。与数字图像处理，因为它直接工作对象的字段比离散对象的强度，而改造相比，该技术是有利的。它不依赖于高图像的采样率，因此，可以用来迅速屏幕在一段时间内数以百计的细胞形态的活动，从而大大方便了超越个人的细胞器荧光共聚焦显微镜高倍放大的数字图像的分割和重建的细胞器结构的研究有限领域。
在这个演示中，我们从海洋硅藻显示的数据来说明的方法。我们初步数据还显示，从收集到的活细胞如何使用该方法可应用在相关的生物背景下的思想。
Protocol
Discussion
上面介绍的方法对象的编码粒子的大小或方向，例如产量形态地图。这种结构上的信息可用于在几个方面：
- 它可以用来作为一个初始画面，以确定改变在一个特定的治疗，然后再进一步分析这些地区与特定的分子和生化分析的组织或细胞的地区。
- 它可用于荧光的结合，产生的细胞，它结合了定量表征的亚细胞结构（用这种方法）的分子活动的同时理解（荧光）多式联运分析。 </li…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
在这一研究的微反射镜装置是由惠特克基金会授予RG – 02 – 0682到N Boustany。正在进行的工作是由美国NSF – DBI – 0852857授予为N Boustany。马币帕斯特纳克是部分支持由罗格斯大学总统的研究生奖学金。我们还要感谢在我们的研究和博士的DN Metaxas用于有益的讨论有关光学过滤策略iBMK细胞大肠杆菌白色博士。
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| DMEM | Invitrogen | Low glucose DMEM | ||
| Liebowitz L15 medium | Invitrogen | Without phenol red | ||
| L-glutamine | Invitrogen | |||
| Mitotracker Green | Invitrogen | |||
| Bovine Brain Extract | Clonetics | |||
| Fetal Bovine Serum | Gemini Biosciences | |||
| Heparin | Sigma | |||
| Staurosporine | Sigma | |||
| Dymethylsulfoxide | Sigma | |||
| Inverted microscope | Carl Zeiss | Axiovert 200M | ||
| DMD | Texas Instruments | TI 0.7 XGA DMD 1100 | ||
| CCD | Roper Scientific | Cascase 512B | High (16 bit) dynamic range CCD | |
| CCD | Roped Scientific | Coolsnap cf |
References
- Pasternack, R. M., Qian, Z., Zheng, J. -. Y., Metaxas, D. N., White, E., Boustany, N. N. Measurement of Subcellular Texture by Optical Gabor-Like Filtering with a Digitial Micromirror Device. Optics Letters. 33 (19), 2209-2211 (2008).
- Pasternack, R. M., Qian, Z., Zheng, J. -. Y., Metaxas, D. N., Boustany, N. N. Highly sensitive size discrimination of submicron objects using optical Fourier filtering based on two-dimensional Gabor filters. Optics Express. 17 (14), 12001-12012 (2009).
- Zheng, J. -. Y., Pasternack, R. M., Boustany, N. N. Optical scatter imaging with a digital micromirror device. Optics Express. 17 (22), 20401-20414 (2009).
