Lensfree On-chip tomographic Mikroskopi Ansette Multi-angle Belysning og Pixel Super-oppløsning
Summary
Lensfree optisk tomografi er et tredimensjonalt mikroskopi teknikk som gir en romlig oppløsning på <1 mikrometer × <1 mikrometer × <3 mikrometer i x, y og z dimensjoner, henholdsvis over et stort avbildning-volum 15-100 mm<sup> 3</sup>, Som kan være spesielt nyttig for integrasjon med lab-on-a-chip plattformer.
Abstract
Tomographic avbildning har vært et mye brukt verktøy i medisin som det kan gi tredimensjonale (3D) strukturell informasjon om gjenstander av ulik størrelse skalaer. I mikrometer og millimeter skalaer, optiske mikroskopi modaliteter finne økende bruken på grunn av ikke-ioniserende natur synlig lys, og tilgjengeligheten av et rikt sett med belysning kilder (for eksempel lasere og light-emitting diodes-) og påvisning elementer (for eksempel stort format CCD og CMOS detektoren-arrays). Blant de nylig utviklede optiske tomographic mikroskopi modaliteter, kan man inkludere optisk koherens tomografi, optisk diffraksjon tomografi, optisk projeksjon tomografi og lys-ark mikroskopi. 1-6 Disse plattformene gir sectional avbildning av celler, mikroorganismer og modell dyr som C. elegans, sebrafisk og mus embryoer.
Eksisterende 3D optiske kameraer generelt har relativt store og komplekse arkitekturer, begrenser the tilgjengeligheten av disse utstyr til avanserte laboratorier, og hindrer deres integrering med lab-on-a-chip plattformer og microfluidic chips. Å gi en alternativ tomographic mikroskop, vi nylig utviklet lensfree optisk tomografi (LOT) som en høy gjennomstrømning, kompakt og kostnadseffektivt optisk tomografi modalitet. 7 LOT forkaster bruk av linser og klumpete optiske komponenter, og i stedet avhengig av multi-vinkel belysning og digital beregning for å oppnå dybde-løst avbildning av mikro-objekter over et stort bildebehandling volum. Mye kan image biologiske prøven i en romlig oppløsning på <1 mikrometer x <1 mikrometer x <3 mikrometer i x, y og z dimensjoner, henholdsvis over et stort avbildning volum av 15-100 mm 3, og kan være spesielt nyttig for lab-on-a-chip plattformer.
Protocol
Discussion
Det er viktig å understreke at den unike geometrien lensfree on-chip holografisk mikroskopi er den kritiske tilretteleggerne for å oppnå pixel super-oppløsning og tomographic bildebehandling. Siden de lagrede bildene ikke antas å være projeksjon bilder som i usammenhengende kontakt bildebehandling nærmer 12, men projeksjon hologrammer, diffraksjon av overført lys til den impinges på detektoren kan være digitalt korrigert av holografisk gjenoppbygging. Derfor kan variasjoner i utvalget-til-s…
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).
