טכניקות למניעת הריון ללא תווית עבור ניטור תאים

הקדמה ל-Free Imaging in Cell Biology

ניטור תאים כבר זמן רב אבן הפינה של מחקר ביולוגי, אבל שיטות מסורתיות לעתים קרובות להסתמך על צבעים פלואורסנט או תוויות כימיות שיכולים להפריע להתנהגות תאית הילידים במהלך העשור האחרון, התקדמות בטכניקות הדמיה ללא תווית סיפקו חוקרים עם חלופות חזקות המנצלות את התכונות האינקוויזיות של תאים - כגון אינדקס קירור, רטטים מולקולריים, ופיזור אור - כדי לייצר גבוה של תמונות ללא פגע, באמת, כמו תאים דינמיים של תאים חדשים של תאים חדשים, כגון מאיצים, כגון אינדקס לא יציבים, כגון מאיצים, כגון אינדקס לא יציבים, אשר ניתן להפחית את הצפייה לטווח ארוך.

עקרונות הליבה של מינוף ללא תווית

טכניקות הדמיה ללא תווית לנצל את האינטראקציה הטבעית של אור עם מרכיבים סלולריים.בניגוד מיקרוסקופיה פלואורגנטית פלואופורורה חיצוני כדי פולט אור, שיטות ללא תווית מודדות שינויים המועברים, משתקפים, או אור מפוזר הנגרמ על ידי ההרכב המבני והכימיקלי של התא.תופעות פיזיות נפוצות כוללות ספיגה, שינוי שלב (בשל וריאציות באינדקס השביר), אלסטי, פיזור ומולקולות כגון ניגודיות תאים מולקולריים, כגון דינמית, או ניגודיות תאים מולקולריים דינמית, כגון דינמית, כגון ניגודים ניגודים רדיאוגניים רדיאליים, כגון ניגודים , כגון ניגודים ניגודים דיסמוגניים.

אינדקס סירוב כמקור של Contrast

המדד השביר של תא משתנה עם ריכוז החלבון שלו, תוכן ליפיד, וחלוקה מים. Quantitative שלב הדמיה (QPI) מודד ישירות את השלב של האור העובר דרך תא, תרגום הבדלים אלה לתוך מפות כמותיות של מסה יבשה ועובי. כי מדד ה-refractive הוא פרופורציה ישירות לריכוז של biomolelecules לא-aqueous, QPI מספק תווית של תמונות biomothal-rethreth בשימוש גם עם רזולוציה דיגיטלית.

חתימה מולקולרית וביטונית

ראמן מתפזר ומקיף את האנטי-Stokes Ramanפיזור (CARS) לנצל את הפיזור הבלתי-מנטלי של פוטונים על ידי אג"ח מולקולריים.לכל מולקולה יש ספקטרום רטט ייחודי - כמו טביעת אצבע - שניתן להשתמש בו כדי לזהות שומנים, חלבונים, חומצות גרעין, ופחמימות ללא תווית Spontaneous Ramanscopy הוא תווית אך איטי; RadStes (Ficly) מאפשר שינויים דימות תאים מטבוליים שונים, במיוחד הדמיה של תאים מטבוליים ופחמימות.

מיפוי אופטי וטום

מתודולוגיה אופטית של פיזור (OCT) משתמשת בפרשת קוהרנטיות נמוכה כדי ללכוד תמונות צולבות של פיזור מדיה. in cell monolayers ורקמות פרוסות, OCT יכול לפתור מבנים סלולריים ו subcell סלולריים המבוססים על הבדלים בשלב האחורי של אור מפוזר (OCT הוא נפוץ יותר באופטימיקה ודרמטולוגיה, התקדמות לאחרונה ברזולוציה גבוהה של OCC (לעתים קרובות) תחת ניגודיות מיקרו-קומית (Nicine-D) תחת ניגודיות ניגודיות סימטרית) שונה (מנקה) באופן דומה).

טכניקות מפתח ופרקות אחרונות

שלב ה-QPI (QPI)

QPI כוללת משפחה של טכניקות - כולל מיקרוסקופיה דיגיטלית, מיקרוסקופית תאורה מרחבית microscopy, ו- Fourier שלב microscopy. שיטות אלה התבגרו כלים חזקים ללימוד דינמיקות תאים. לאחרונה פריצות דרך כוללות את היכולת לעקוב אחר המסה יבשה של תאים בודדים במשך ימים, חושף כיצד הצמיחה מוסדרת וכיצד תאים מגיבים ללחץ או לטיפול תרופתי.

Raman Spectroscopy ו-SRS Microscopy

(Spontaneous Raman microscopy כבר בשימוש במשך זמן רב עבור הדמיה כימית ללא תווית, אבל הרגישות הנמוכה שלה דרש זמני רכישה ארוכים. Stimulated Ramanפיזור (SRS) ו coherent Anti-Stokes Raman לפזר (CARS) להתגבר על המגבלה הזאת על ידי שימוש בשני ממתים של דלקת לייזר הדופק כדי לשפר את האות ראמאן על ידי כמה פקודות של התפתחויות האחרונות כוללים שימוש ב-FLTixel:

קוהרנטיות אופטית Tomography (OCT)

בעוד OCT הוא באופן מסורתי טכניקת הדמיה מאקרוסקופית, גרסאות כגון Full-field OCT ו- OCT microscopy השיגו פתרון סלולרי.התפתחויות האחרונות ב FLT:0line-field confocal OCTFLT:1 להציע הדמיה מהירה, ללא תווית של תרבויות תאים ורקמות עם ניגודים נגזרת ו refractive ההבדלים OCT הוא יתרון סביר במיוחד עבור דגימות אופטיות עבור דגימות אופטיות (מפולת) עבור כמה טכניקות טיפול סטנדרטיות).

מיקרוסקופיות דיגיטליות הולגרפיים (DHM)

DHM מתעד את דפוס ההתערבות בין קרן ההתייחסות לאור מפוזר על ידי הדגימה.השחזור הנומרי מביא גם תמונות amplitude ו-שלב שלב, מתן מידע תלת-ממדי על מורפולוגיה התאית ואינדקס השבירה. DHM רגיש מאוד לתנומטר-טווח שינויים, המאפשר מדידה של שינויים בנפח התא, תנודות מלמברן תאים, ואפילו לפעום של מערכות DHMic מודרניות יכול לרכוש נתונים סטנדרטיים כגון: 0D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D עם שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כולל שינויים, כלומר, שינויים ב-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D

השוואה עם שיטות תווית מסורתיות

מיקרוסקופיות מסורתיות של פלואורינג מספק מפרט יוצא דופן באמצעות סמנים ממוקדים, אבל זה נושא כמה חסרונות. פלואורפורפורפורפורוזיס יכול להיות רעיל, במיוחד במהלך הדמיה לטווח ארוך; photobleaching מגבלות זמני תצפית; ואת תוספת של תוויות יכול לשנות התנהגות תאית - לדוגמה, על ידי התערבות עם תפקוד חלבון או גרימת תגובות לחץ.

יתרונות של מינוף חינם

• (FLT:0) ללא פולשניות ולא רעילות: אנדרל 1 לא צריך צבעים חיצוניים או מבנים גנטיים, שמירה על פיזיולוגיה של תאים.
• (ב) ניתן לראות את התאים של ה-FLT:0) למשך שעות או ימים ללא צילום או תמונה מצטברת.
• (FLT:0) תפוקה קניינית: FLT:1 טכניקות כמו QPI מניבות מדידות פיזיות ישירות (מסה, עובי, אינדקס השבירה) שקשה להשיג מ פלואורסנס.
• (ב) אין תווית הטיה: 1FLT) תצפיות מראות התנהגות תאית אמיתית ללא סיכון להפרעה במערכת.
• (ב) חסכון בזמן ובחיסכון במשרה:0) 1 מחיקת התווית של עבריינים וצעדי ההכנה מפחיתה מורכבות ניסיונית ועלות.

מגבלות על אימגינציה חופשית

• (FLT:0) לפרטות מולקולריות: FLT:1ir טכניקות ללא תווית לא יכולות לזהות חלבונים ספציפיים או רצפי חומצה נוקלית ללא ניתוח חישובי נוסף או טביעות אצבע ספקטרוסקופית.
• (FLT:0 signal Affair: FLT:1 שלב ופיזור אותות מושפעים על ידי מספר גורמים חופפים (היק, ריכוז, אינדקס השבירה), הדורש מודלים זהירים.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 ברקמות עבות, פיזור עומק התמונה יותר מאשר במיקרוסקופיות פלואורנטית, אם כי OCT מקטין את זה.
• מורכבות:0 (FLT:0)Qquipment Complex: 1lor) למערכות ללא תווית רבות (למשל, SRS, מיקרוסקופים הולוגרפיים הדיגיטליים) דורשים לייזרים וגלאים מתוחכמים, מה שהופך אותם יקרים יותר מאשר תצורה סטנדרטית של פלואורסנס.
• ניתוח נתונים:0 (איור 1) העושר של נתונים כמותיים דורש לעתים קרובות אלגוריתמים מתקדמים ולמידה מכונה עבור פרשנות.

יישומים ב- Cell Monitoring

סרטן ביולוגיה

הדמיה ללא תווית הפכה להיות עיקרי במחקר סרטן. QPI מאפשר לחוקרים לעקוב אחר המסה יבשה של תאי גידול בתגובה לסכימותרפיות, מתן אינדיקטורים מוקדמים של רגישות לסמים או התנגדות. Raman ו-SRS microscopy יכול למפות את ההתפלגות ליומנים וחלבון בתאי סרטן, חושף מחדש מטבולי הקשורה ב-cogenesis. לדוגמה, מחקרים השתמשו SRS כדי לדמיין את ה-FLT:0Dapomas של טכניקות אלה מציעות תאים אגרסיביות של תאים של תאים אפילפטיים של תאים אגרסיביים.

מחקר Cell

הבחנה תאית Stem כוללת שינויים עמוקים במומורולוגיה, ביומסה, והרכב ביוכימי. הדמיה ללא תווית יכול לעקוב אחר שינויים אלה ברציפות לאורך ימים, מתן חתימות דינמיות של שפע ומחויבות קואז'. QPI שימש כדי למדוד את המסה יבשה של תאים עצביים בודדים כמו הם נבדלים לתוך קרדיוציטים, בעוד ראמן spectroscopy יכול לזהות את הופעתה של חלבונים ספציפיים כגון טיפול דם או קרישה.

תרופות סקר וטוקסיקולוגיה

בפיתוח תרופות, הדמיה ללא תווית מציעה פלטפורמה סינון תוכן גבוה כי להימנע פריטים מן כתבים פלואורסנט. תאים חשופים לתרופות מועמד יכול להיות במעקב בזמן אמיתי עבור שינויים מורפולוגיה, מסה יבשה, ואינדקס השביר - פרמטרים כיתואמים עם cytotoxicity ויעילות. microholographicscopy כבר משולב עם לוחיות מיקרוטר לתרכובות גדולות עם תוויות טקסט שלילי זה יכול להפחית את זהה של תאים פגומים ואפקטיביים.

מיקרוביולוגיה ומחלות זיהומיות

טכניקות ללא תווית גם מתרחבות למיקרוביולוגיה.תאים Bacterial חסרים את פלואורפורפורפורפורפורחים אנדוגניים נפוצים ב eukaryotes, אך הם יכולים להיות מתודמיים באמצעות QPI או Raman spectroscopy. החוקרים השתמשו ב-Raman microspectroscopy כדי לזהות מינים חיידקיים לזהות עמידות ללא תרבות או תווית.

אתגרים וכיוונים מחקר נוכחיים

למרות ההבטחה שלהם, טכניקות ללא תווית להתמודד עם כמה מכשולים כי מחקר פעיל עובד להתגבר. Speeding רכישה היא יעד מפתח: בעוד QPI ו DHM יכולים לפעול בשיעורי וידאו, שיטות מבוסס Raman להישאר איטי יותר בשל האות החלש. טכניקות קוהרנטיות כמו SRS שיפרו מהירות אבל לעתים קרובות דורשות מערכות לייזר מורכבות.

חדירה חדה היא מגבלה נוספת, במיוחד עבור ראמן ו- QPI ברקמות עבות. גישות מרובות-בינוניות המשלבות את OCT (אשר חודר עמוק) עם ראמן (אשר מספק מפרט כימי) מפותחות כדי להתגבר על זה.בנוסף, שילוב של הדמיה ללא תווית עם אינטליגנציה מלאכותית הוא שינוי השדה: אלגוריתמי למידה עמוקה יכולים כעת לחזות קריאות דמויי פלואורסנס משלב, ביעילות בהפצת מידע מולקולרי ללא תוויות חישוביות אלה.

תחזית עתיד

העשור הבא צפוי לראות הדמיה ללא תווית הופכת כלי שגרתי במעבדות הביולוגיות התאיות, המשלים במקום להחליף פלואורסנס. מיניווריום וזמין יותר, כגון מכשירי QPI מבוססי סמארטפונים, כבר מפותחים עבור אבחון בשלב טיפול.התקדמות לייזרים מהירים וגלאיים הם דוחפים את המהירות והרגישות של שיטות ®OCT, המאפשרות הדמיה בזמן אמת של תאים כימיים עם תאים חד-תאים משולבים עם מותאמים אישית.

יתר על כן, ההתכנסות של הדמיה ללא תווית עם חיישנים אחרים ללא תווית - כגון ניטור מבוסס עכבות או משטח plasmon resonance - מעלה ראייה מקיפה ורב-פרמטרית של פעילות סלולרית ללא כל הפרעה אקסוגנית. כמו טכנולוגיות אלה בוגר, הם יזרזו תגליות בביולוגיה בסיסית ולספק כלים חזקים עבור אבחון קליני, מזיהוי תאים סרטניים כדי להעריך יכולת תוך ניתוח.

מסקנה

טכניקות הדמיה ללא תווית התקדמו מכלים מיוחדים לפלטפורמות צדדיות המאפשרות חקירה עמוקה, כמותית ולא פולשנית של תאים חיים.על ידי רתום תכונות אופטיות וכימיקליות של חומר ביולוגי, שיטות כגון הדמיה שלב כמותית, ראמן ספקטרוסקופיה, וניתן מעקב אופטי מספק לחוקרים דינמיקה אופטית בזמן אמת ללא חפצים ומגבלות של תכנות מסורתי, בעוד שעדיין פתוח, הן מהירות ניתוח הדמיה, הן מהירות טיפולית, הן מהירות טיפולית, והן יכולות בדיקות אופטית, הן מהירות יותר, הן שיטות ניתוח אופטית של תאים מדויקים יותר, והן יכולות בדיקות הדמיה, והן יכולות לעקוב אחר תאים מדויקים יותר, והן יכולות לעקוב אחר שיטות ניתוח אופטית, תוך כדי שיפור עמוק יותר, תוך כדי שיפור יעילות תאים מדויקים יותר, תוך כדי ניתוח הדמיה, תוך כדי שיפור מהיר יותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך כדי שיפור יעילות תאים מדויקים, תוך כדי שיפור יעילות תאים מדויקים, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך כדי שיפור מהיר יותר, תוך כדי שיפור מהיר יותר, תוך כדי ניתוח הדמיה, תוך כדי ניתוח הדמיה, כמו גם כן, טיפול תרופתית, תוך כדי שינוי יעיל יותר, תוך כדי שיפור מהיר יותר, תוך כדי שינוי יעיל יותר, כמו גם ניתוח הדמיה, כמו גם ניתוח הדמיה ממוחשבת, כמו גם ניתוח הדמיה, כמו גם