Questo approccio prevede un interferometro Michelson per mescolare la luce di riferimento con la luce a bassa intensità retrodiffusa da una distribuzione di particelle. Per abilitare le immagini a colori, tre lunghezze d’onda, 430, 532 e 633 nm, vengono utilizzate come sorgenti luminose primarie. Vengono registrati simultaneamente tre ologrammi retrodiffusi separati, uno per ciascuna lunghezza d’onda, che vengono risolti senza penetrazione spettrale utilizzando un sensore prismatico con tre array CMOS.

La teoria della diffrazione di Fresnel viene utilizzata per eseguire il rendering di immagini monocromatiche da ciascun ologramma. Le immagini vengono quindi combinate mescolando in modo additivo i colori con rosso, verde e blu come colori primari. Il risultato è un’immagine a colori simile nell’aspetto a quella ottenuta con un microscopio a epiilluminazione a luce bianca convenzionale.

Una varietà di microsfere di polietilene colorate e particelle di polvere non sferiche dimostrano la fattibilità di questo approccio e illustrano l’effetto di metodi semplici per sopprimere il rumore delle macchie e il bilanciamento del bianco. Infine viene utilizzata l’analisi di cromaticità, che è in grado di distinguere quantitativamente e oggettivamente particelle di diversi colori.

Particelle magnetiche in movimento: imaging e rilevamento magnetomotrici

Le nanoparticelle superparamagnetiche sono diventate uno strumento importante in biomedicina. La loro biocompatibilità, le ridotte dimensioni controllate e le proprietà magnetiche consentono la manipolazione con un campo magnetico esterno in una varietà di applicazioni diagnostiche e terapeutiche  . Recentemente, il movimento indotto magneticamente delle nanoparticelle superparamagnetiche è stato esplorato come una nuova fonte di contrasto nell’imaging.

Nell’imaging magnetomotorio, un campo magnetico esterno variabile nel tempo viene applicato per spostare un oggetto contrassegnato magneticamente, come cellule o tessuti etichettati. Diversi importanti metodi di imaging, come ultrasuoni, imaging fotoacustico, tomografia a coerenza ottica e tracciamento del punto laser, possono utilizzare il contrasto magnetomotorio per monitorare eventi biologici su scala più piccola con contrasto e sensibilità migliorati. Questa recensione presenta una panoramica delle tecniche di imaging magnetomotrici, inclusa la sintesi di nanoparticelle superparamagnetiche, i principi di base della forza magnetomotrice e la sua idoneità per l’eccitazione del tessuto marcato in un mezzo viscoelastico, le attuali capacità dei metodi di imaging magnetomotrici e una discussione sulle sfide e prospettive future nel campo dell’imaging magnetomotorio.

La comprensione delle proprietà ottiche su microscala delle particelle che assorbono la luce nell’aerosol è di fondamentale importanza nell’affrontare le sfide chiave della chimica atmosferica e fisica.

• • Ad esempio, l’assorbimento della radiazione solare da parte degli aerosol atmosferici è una delle maggiori incertezze nei modelli climatici. Inoltre, l’accelerazione della reazione in ambienti unici di goccioline di aerosol non può essere riprodotta in soluzioni sfuse.
  • Le ragioni per aumentare la velocità di reazione rimangono controverse, ma le misurazioni spettroscopiche ultrasensibili delle proprietà ottiche in evoluzione dell’aerosol dovrebbero fornire nuove informazioni. Dimostriamo un nuovo approccio con l’uso della spettroscopia della cavità dell’anello, che consente la prima quantificazione spettroscopica diretta delle sezioni trasversali di assorbimento e scattering in continua evoluzione per singole particelle levitanti su scala micrometrica al variare della loro dimensione e concentrazione di cromoforo.
  • Per le goccioline bicomponenti costituite da nigrosina e 1,2,6-esantriolo, la sensibilità senza precedenti delle nostre misurazioni rivela componenti dell’indice di rifrazione reali e immaginari in evoluzione a causa dei cambiamenti di concentrazione quando l’1,2,6-esantriolo evapora lentamente.
  • La capacità di identificare le particelle virali è importante per la ricerca e le applicazioni cliniche. A causa del limite della diffrazione ottica, i microscopi ottici convenzionali non sono generalmente adatti per rilevare particelle di virus e sono necessari strumenti a risoluzione più elevata come la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e la microscopia elettronica a scansione (SEM).
  • In questo documento, proponiamo un nuovo metodo per identificare le particelle di virus basato sull’imaging microscopico indiretto parametrico polarizzante (PIMI) e sulle tecniche di deep learning. Introducendo un improvviso cambiamento nella rifrazione sulla particella virale con nanoparticelle d’oro coniugate con anticorpi (AuNP), è possibile aumentare la forza del segnale di scattering dei fotoni.
  • Dopo l’acquisizione delle immagini PIMI, il deep learning è stato utilizzato per identificare le caratteristiche discriminanti e classificare le particelle di virus  , utilizzando le immagini di microscopia elettronica (EM) come verità sottostante. I risultati sperimentali confermano che le particelle d’oro del virus possono essere identificate nelle immagini PIMI con un alto livello di confidenza.

La ricostruzione volumetrica di un campo di particelle tridimensionali (3D) ad alta risoluzione e bassa latenza è un compito ambizioso e utile.

In quanto sistema di imaging compatto e ad alto rendimento, l’olografia digitale (DH) codifica le informazioni 3D sul volume delle particelle in un modello di interferenza bidimensionale (2D). In questo lavoro, proponiamo una rete one-step (OSNet) per la ricostruzione volumetrica di particelle 3D. In particolare, con un unico processo feedforward, OSNet può recuperare le coordinate delle particelle 3D direttamente dagli ologrammi senza la ricostruzione dell’immagine ad alta fedeltà a ciascuna sezione di profondità.

I risultati della valutazione da dati sintetici e sperimentali confermano la fattibilità e la robustezza del nostro metodo a diverse concentrazioni di particelle e livelli di rumore in termini di velocità di rilevamento e precisione di posizione  , con una maggiore velocità di elaborazione. Sono inoltre allo studio ulteriori applicazioni per il tracciamento delle particelle 3D per facilitare l’analisi degli spostamenti e dei movimenti dinamici di microoggetti o cellule. Può essere ulteriormente esteso a diversi tipi di problemi di imaging computazionale con caratteristiche simili.

Le particelle simili a virus del nucleo dell’epatite B (HBc-VLP) sono ampiamente utilizzate come piattaforme portanti per la presentazione di un epitopo di interesse. Il sistema di espressione di Escherichia coli è conveniente e fornisce un’elevata resa di proteine ​​ricombinanti. Tuttavia, i principali svantaggi includono la difficoltà di ottenere l’espressione solubile e la tendenza a formare corpi di inclusione.

Per aumentare la solubilità delle proteine ​​durante l’espressione di HBc-VLP derivati ​​da E. coli che ospitano l’epitopo EBNA1, è stato utilizzato un approccio statistico che coinvolge la progettazione del fattore frazionario (FFD) e la metodologia della superficie di risposta (RSM). Per la prima volta, questo approccio è stato utilizzato per quantificare l’effetto dei parametri chiave nella coltura del pallone agitato. Le condizioni di espressione sono state ottimizzate, inclusa la temperatura dopo l’induzione e la velocità di agitazione e la densità cellulare durante l’induzione.

Sulla base dell’elettroforesi su gel di agarosio nativo, la resa cellulare ottimizzata di proteina solubile era di 210,5 mg  ^-1   di peso cellulare secco e la resa volumetrica era di 272 mg L  ^-1   di mezzo di coltura. I risultati evidenziano: 1) la significativa interazione tra la temperatura dopo l’induzione e la velocità dell’agitatore durante la produzione; 2) È necessaria una quantità sufficiente di ossigeno durante l’induzione  . Si è concluso che questo approccio statistico potrebbe essere applicato in pratica per ottimizzare l’espressione di HBc-VLP nella coltura di matracci agitati e per identificare i parametri chiave per la produzione su larga scala.

Questo lavoro utilizza l’olografia digitale per colorare le microparticelle stazionarie di imaging.

Questo approccio prevede un interferometro Michelson per mescolare la luce di riferimento con la luce a bassa intensità retrodiffusa da una distribuzione di particelle. Per abilitare le immagini a colori, tre lunghezze d’onda, 430, 532 e 633 nm, vengono utilizzate come sorgenti luminose primarie. Vengono registrati simultaneamente tre ologrammi retrodiffusi separati, uno per ciascuna lunghezza d’onda, che vengono risolti senza penetrazione spettrale utilizzando un sensore prismatico con tre array CMOS.

La teoria della diffrazione di Fresnel viene utilizzata per eseguire il rendering di immagini monocromatiche da ciascun ologramma. Le immagini vengono quindi combinate mescolando in modo additivo i colori con rosso, verde e blu come colori primari. Il risultato è un’immagine a colori simile nell’aspetto a quella ottenuta con un microscopio a epiilluminazione a luce bianca convenzionale.