Оптическая микроскопия Scatter на основе двумерных фильтров Габора
Summary
Мы демонстрируем в темном поле микроскопа методом, основанным на Габор типа фильтрации для измерения субклеточных динамики в пределах одного живых клеток. Техника чувствительна к изменениям в структуре органелл, таких как митохондриальный фрагментации.
Abstract
Мы демонстрируем микроскопических инструмент, который может измерить субклеточных текстуры, вытекающие из органелл морфологии и организации в неокрашенных живых клеток. Предлагаемый документ расширяет чувствительность без наклеек оптической микроскопии в наномасштабе изменения в органелл размер и форму и может быть использован для ускорения изучения структурно-функциональных отношений, относящихся к органелл динамика основных фундаментальных биологических процессов, таких как запрограммированная гибель клеток или клеточных дифференциации. Микроскоп может быть легко реализованы на существующих платформах микроскопии, и поэтому могут быть распространены среди отдельных лабораторий, где ученые могут реализовать и использовать предлагаемые методы с неограниченным доступом.
Предложенная методика может характеризовать субклеточные структуры, наблюдая клетку через двумерные оптические фильтры Габора. Эти фильтры могут быть настроены на чувства с наноразмерными (10 о нм), чувствительность, специфические морфологические признаки, касающиеся размера и ориентации несферических субклеточных органелл. Будучи основан на контрасте порожденных упругого рассеяния, метод не опирается на подробный обратная модель рассеяния или по теории Ми для извлечения морфометрических измерений. Эта техника может быть применена к несферической органелл, для которых точное теоретическое описание разброс не легко дается, и обеспечивает отличительные морфометрические параметры, которые могут быть получены в неокрашенных живых клеток для оценки их функции. Технику выгодно по сравнению с цифровой обработкой изображения, что он работает непосредственно на поле объекта преобразования, а не интенсивности дискретизированным объекта. Он не опирается на высокую частоту дискретизации изображения и поэтому может быть использован для быстрого экране морфологических деятельности в сотни клеток на время, что существенно облегчает изучение структуры органелл за рамки отдельных органелл сегментации и реконструкции флуоресцентной конфокальной микроскопии сильно увеличенных цифровых изображений ограниченное поле зрения.
В этой демонстрации мы показываем данные из морских диатомовых, чтобы проиллюстрировать методологию. Мы также показываем, предварительные данные, полученные из живых клеток, чтобы дать представление о том, как метод может быть применен в соответствующие биологические контексте.
Protocol
Discussion
Описанный выше метод дает морфометрические карты объекта, который может кодировать размер частиц или ориентации, например. Эта структурная информация может быть использована в нескольких направлениях:
- Она может быть использована в качестве начального экрана для идентификаци?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Микро-зеркала устройство в это исследование было профинансировано Уитакер грант Фонда RG-02-0682 Н. Boustany. Текущая работа финансируется за счет гранта NSF-DBI-0852857 Н. Boustany. RM Pasternack при частичной финансовой поддержке стипендии Президента Rutgers Высшее. Мы также хотели бы поблагодарить д-ра E. White для iBMK клетки, используемые в наших исследованиях и д-р Д. Н. Метаксас за полезные обсуждения относительно оптической фильтрации стратегий.
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).
