芯片上的荧光显微术——不需要透镜
这种情况可能发生变化而采用的微流体芯片平台。一个新开发的平台是由一个日本研究小组开发的。他们的系统使科学家能够利用CMOS图像传感器快速地在芯片内部生长荧光细胞,这与智能手机的相机中发现的技术相同。本周在AIP进展中描述的新系统,从AIP出版,在生物医学研究中有许多潜在的用途;
片上荧光成像平台示意图,展示了超薄玻璃底层微流控芯片在接触式cmos荧光成像仪上的位置。来源:竹原等。PCBA加工
“传统的桌面型光学显微镜研究的有力工具,但他们并没有真正足够的完全自动化的系统因为费用和训练有素的技术人员的必要性,”Hiroaki Takehara说,谁研究细胞自动处理设备在东京大学,是该研究报告的作者之一。 ;
开发的片上系统,他和合著者奈良先端科学技术大学的Jun Ohta,一个在CMOS图像传感器技术专家。 ;
其他组以前开发了基于芯片的荧光显微镜系统,但这些装置要求样品直接位于图像传感器芯片上,这就引入了交叉污染的风险。这些系统不能真正的高通量,因为传感器芯片必须在使用之间清洗;
竹原和同事们开发了一次性芯片来克服这些限制。该芯片包含专门为培养细胞和引入培养基、药物和其他生物分子而设计的微流体通道。该芯片有一个超薄玻璃底部,最大限度地减少细胞和接触传感器之间的距离。CMOS图像传感器检测细胞发出的荧光,将其转变为电子信号,然后重建图像;
为了证明其系统的有效性,研究人员在微通道内的细胞核中生长含有荧光染料的细胞。当他们将细胞暴露于内皮生长因子(EGF),从而导致细胞增殖时,培养物发出的荧光信号比未经EGF处理的培养物更强烈,这表明该传感器检测到细胞生长;
作者承认,片上荧光显微镜平台产生的图像比传统荧光显微镜的空间分辨率低,但提供了与全自动系统兼容的优点。该平台体积小,价格低廉,也可用于植入式设备,用于测量血糖甚至大脑活动;
在今后的工作中,竹原计划探索用于再生医学和药物筛选干细胞生产监控平台的使用。 ;
“开发新的药品成本过高和[实惠]筛选技术的迫切要求,已成为一个紧迫的问题,”竹原说。“完全自动化的系统,从样品处理到检测,无需训练有素的技术人员,是一项关键技术,在开发基于细胞的成本效益筛选中起着关键作用。”