数字全息成像层析流式细胞术

高通量单细胞分析是一项具有挑战性的任务。无标记层析相位显微镜是执行此任务的优秀候选者。然而，在线层析在实践中很难实现，因为它需要一个复杂的设置来旋转样品并沿多个方向检查细胞。我们证明，通过利用细胞在微流体通道中流动时的随机滚动，可以获得在线相位对比层析图像，前提是采用智能的波前分析策略。事实上，令人惊讶的是，不再需要对旋转细胞的三维位置和方向有先验知识，因为这些信息可以通过数字全息波前数值分析完全检索。这种方法使得连续流动细胞层析适合于在现实世界中的实际操作，实现了光学系统的显著简化；即不需要机械扫描或多方向探测。我们对两种完全不同的生物样本进行了演示：红细胞和硅藻。尽管这两种细胞的性质和物质成分非常不同，但我们仍然报告了对这两种细胞的准确表征，从而显示所提议的方法可以通过采用两种替代的波前分析策略扩展到许多细胞类别。结合数字全息分析与数值波前分析，可以详细成像不同细胞类别的结构。层析相位显微镜对高通量单细胞分析具有前景，但由于需要复杂的样品旋转设置，实施起来较为困难。现在，意大利的Pietro Ferraro及其同事利用红细胞和硅藻在微流体通道中随机滚动的运动，进行了层析相位显微镜的研究。他们的技术可以从一系列未扫描激光束获得的全息图重建细胞结构的完整三维图像。该方案能够识别由于贫血和其他医疗状况导致的红细胞形态异常，并捕捉硅藻的复杂形状。它还可以确定重要的细胞生物标志物。