Browsing by Author "Özcan, Aydoğan"

Now showing 1 - 2 of 2

High-throughput screening of large volumes of whole blood using structured illumination and fluorescent on-chip imaging
(Royal Soc Chemistry, 2012) Altay Arpalı, Serap; Arpalı, Çağlar; Coşkun, Ahmet F.; Chiang, Hsin-Hao; Özcan, Aydoğan; 06.08. Mekatronik Mühendisliği; 06.02. Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği; 06. Mühendislik Fakültesi; 01. Çankaya Üniversitesi
Undiluted blood samples are difficult to image in large volumes since blood constitutes a highly absorbing and scattering medium. As a result of this limitation, optical imaging of rare cells (e.g., circulating tumour cells) within unprocessed whole blood remains a challenge, demanding the use of special microfluidic technologies. Here we demonstrate a new fluorescent on-chip imaging modality that can rapidly screen large volumes of absorbing and scattering media, such as undiluted whole blood samples, for detection of fluorescent micro-objects at low concentrations (for example <= 50-100 particles/mL). In this high-throughput imaging modality, a large area microfluidic device (e.g., 7-18 cm(2)), which contains for example similar to 0.3-0.7 mL of undiluted whole blood sample, is directly positioned onto a wide-field opto-electronic sensor-array such that the fluorescent emission within the microchannel can be detected without the use of any imaging lenses. This microfluidic device is then illuminated and laterally scanned with an array of Gaussian excitation spots, which is generated through a spatial light modulator. For each scanning position of this excitation array, a lensfree fluorescent image of the blood sample is captured using the opto-electronic sensor-array, resulting in a sequence of images (e.g., 144 lensfree frames captured in similar to 36 s) for the same sample chip. Digitally merging these lensfree fluorescent images based on a maximum intensity projection (MIP) algorithm enabled us to significantly boost the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast of the fluorescent micro-objects within whole blood, which normally remain undetected (i.e., hidden) using conventional uniform excitation schemes, involving plane wave illumination. This high-throughput on-chip imaging platform based on structured excitation could be useful for rare cell research by enabling rapid screening of large volume microfluidic devices that process whole blood and other optically dense media.
Kanserin Erken Teşhisi için Yapısal Aydınlatma Tekniğine Dayanan Floresan Etiketlemeli On-Chip Görüntüleme Platformunun Geliştirilmesi
(2016) Baykal, Yahya Kemal; Özcan, Aydoğan; Arpali, Serap Altay; Arpali, Çağlar; 01. Çankaya Üniversitesi
Bu projede kanser hastalıklarının erken tanısında kullanılmak üzere yapısal aydınlatma tekniğine dayanan floresan etiketlemeli on-chip görüntüleme sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu görüntüleme platformu ile kan değişik türde ki bir ışık paterniyle hızlı bir şekilde taranmakta ve floresan boya ile etiketlenmesi yapılmış düşük yoğunluktaki kanser hücreleri tespit edilebilmektedir. Bu sistem, aydınlatma tekniği, görüntüleme yöntemi, optik tasarım ve kan analizi için biyo-kanal geliştirilmesi bakımından bir dizi yenilik içermektedir. Bu projede klasik aydınlatmanın (düzlem dalga) yerine Gauss ve Bessel gibi yeni türde yapısal ışık kaynakları kullanılmıştır. Bu ışık paternleri, kan gibi yoğun ve saçıcı ortamlarda kanser hücrelerine ulaşarak ışık aktarımını mümkün kılmaktadır. Bu platform, görüntüleme yöntemi açısından klasik sistemlerden farklı olup kan örneği direk olarak görüntüleme sensörü CCD (charge coupled device) üzerine konulmaktadır (On-Chip). Ayrıca görüntüleme platformlarının yaşadığı düşük Sinyal Gürültü Oranı (SNR) problemini çözmek için özel bir algoritmayla görüntünün iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Yapısal ışık paterninin üretilmesi ve kanın taranması, tasarladığımız optik bir sistem tarafından yapılmaktadır. Lazer uzamsal ışık modülatörüyle (UIM) modüle edilmekte ve özel algortimalar aracılığıyla ışık yapısal forma dönüştürülmektedir. Daha sonra bu ışık bir lens sistemi tarafından içinde kanın bulunduğu biyo-kanal üzerine aktarılmaktadır. Bu projede yüksek hacimde kanı (2 ml ye kadar) içine alabilen ve geniş yüzeyi sayesinde yaklaşık 9 cm2 lik bir alanda tarama yapmayı mümkün kılan tek kullanımlık ve maliyeti düşük bant temelli biyo-kanallar üzerinde çalışılmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu görüntüleme platformuyla etiketlemesi yapılmış değişik oranlardaki Beyaz Kan hücreleri ve K562 Kornik Myleoid Lösemi hücreleri kan içinde tespit edilmiştir. Son aşamada elde edilen sonuçlar klasik mikroskopla elde edilen deney sonuçlarıyla kıyaslanarak geliştirilen sistemin başarım oranı raporlanmıştır. Bu projede ayrıca, küresel, düzlem ve yapısal Gauss ışık kaynaklarının kan ve doku gibi biyolojik ortamlarda yayılması neticesinde ortaya çıkan ışık şiddeti salınımları (sintilasyon), zayıf türbülanslı yumuşak doku için formüle edilmiş ve doku uzunluğu, kırılma endeksindeki rastgele değişimler ve dalga boyu gibi parametrelere göre de kıyaslanmıştır.