أول مسبار تصوير Uasonic بالألياف الضوئية في العالم لتشخيص الأمراض النانوية في المستقبل

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > أول مسبار التصوير بالموجات فوق الصوتية بالألياف الضوئية في العالم لتشخيص الأمراض النانوية في المستقبل

فن تصوري يُظهر رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد للأجسام المجهرية بواسطة نظام مسبار الفونون. تحتوي الألياف الضوئية على طبقة معدنية على طرفها وتقوم بتسليط ضوء الليزر الأحمر على العينة.

المستخلص:
طور علماء في جامعة نوتنغهام نظام تصوير بالموجات فوق الصوتية ، يمكن نشره على طرف ألياف بصرية رقيقة الشعر ، ويمكن إدخاله في جسم الإنسان لتصور تشوهات الخلايا في صورة ثلاثية الأبعاد.

أول مسبار التصوير بالموجات فوق الصوتية بالألياف الضوئية في العالم لتشخيص الأمراض النانوية في المستقبل

نوتنغهام ، المملكة المتحدة | نُشر في 30 أبريل 2021

تنتج التكنولوجيا الجديدة صورًا بدقة مجهرية ونانوسكوبيّة ستساعد الأطباء يومًا ما على فحص الخلايا التي تعيش في أجزاء يصعب الوصول إليها من الجسم ، مثل الجهاز الهضمي ، وتقدم تشخيصات أكثر فعالية للأمراض التي تتراوح من سرطان المعدة إلى التهاب السحايا الجرثومي.

إن المستوى العالي من الأداء الذي تقدمه التكنولوجيا ممكن حاليًا فقط في مختبرات الأبحاث الحديثة المزودة بأدوات علمية كبيرة - في حين أن هذا النظام المضغوط لديه القدرة على إدخاله في الإعدادات السريرية لتحسين رعاية المرضى.

يقلل الابتكار الممول من مجلس أبحاث الهندسة والعلوم الفيزيائية (EPSRC) أيضًا من الحاجة إلى ملصقات الفلورسنت التقليدية - المواد الكيميائية المستخدمة لفحص بيولوجيا الخلية تحت المجهر - والتي يمكن أن تكون ضارة بالخلايا البشرية بجرعات كبيرة.

تم الإبلاغ عن النتائج في ورقة جديدة بعنوان "تصوير الفونون ثلاثي الأبعاد باستخدام مسبار ليفي" نُشرت في مجلة Nature ، Light: Science & Applications.

قال مؤلف الورقة ، سالفاتور لا كافيرا ، وزميل جائزة دكتوراه EPSRC من مجموعة أبحاث البصريات والضوئيات بجامعة نوتنجهام ، عن نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية: "نعتقد قدرته على قياس صلابة العينة ، وتوافقها الحيوي ، و إمكانات التنظير الداخلي ، كل ذلك أثناء الوصول إلى المقياس النانوي ، هو ما يميزه. هذه الميزات تضع التكنولوجيا للقياسات المستقبلية داخل الجسم ؛ نحو الهدف النهائي المتمثل في التشخيص طفيف التوغل في نقطة الرعاية ".

حاليًا في مرحلة النموذج الأولي ، يمكن إدخال أداة التصوير غير الغازية ، التي وصفها الباحثون باسم "مسبار الفونون" ، في المنظار البصري القياسي ، وهو عبارة عن أنبوب رفيع مزود بضوء قوي وكاميرا في النهاية في الجسم للبحث عن الآفات السرطانية وتحليلها وإجراء العمليات الجراحية عليها ، من بين العديد من الأمراض الأخرى. قد يكون الجمع بين التقنيات الضوئية والفونون مفيدًا ؛ تسريع عملية سير العمل السريري وتقليل عدد إجراءات الاختبارات الغازية للمرضى.

قدرات رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد

تمامًا كما قد يقوم الطبيب بإجراء فحص جسدي ليشعر ب "تصلب" غير طبيعي في الأنسجة تحت الجلد يمكن أن يشير إلى وجود أورام ، فإن مسبار الفونون سينتقل مفهوم "رسم الخرائط ثلاثي الأبعاد" هذا إلى المستوى الخلوي.

من خلال مسح المسبار بالموجات فوق الصوتية في الفضاء ، يمكنه إعادة إنتاج خريطة ثلاثية الأبعاد للصلابة والسمات المكانية للهياكل المجهرية عند وتحت سطح العينة (مثل الأنسجة) ؛ يفعل هذا مع القدرة على تصوير الأشياء الصغيرة مثل مجهر واسع النطاق ، والتباين للتمييز بين الأشياء مثل مسبار الموجات فوق الصوتية.

"تم تحقيق تقنيات قادرة على قياس ما إذا كانت الخلية السرطانية صلبة باستخدام المجاهر المعملية ، ولكن هذه الأدوات القوية مرهقة وغير متحركة وغير قابلة للتكيف مع الإعدادات السريرية التي تواجه المريض. إن تقنية الموجات فوق الصوتية النانوية بقدرة تنظير داخلي مهيأة لتحقيق هذه القفزة "، يضيف سالفاتور لا كافيرا.

كيف يعمل

يستخدم نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية الجديد نوعين من الليزر يصدران نبضات قصيرة من الطاقة لتحفيز واكتشاف الاهتزازات في العينة. يتم امتصاص إحدى نبضات الليزر بواسطة طبقة من المعدن - محول طاقة نانو (يعمل عن طريق تحويل الطاقة من شكل إلى آخر) - مصنوع على طرف الألياف ؛ عملية ينتج عنها ضخ فونونات عالية التردد (جسيمات صوتية) في العينة. ثم تصطدم نبضة ليزر ثانية بالموجات الصوتية ، وهي عملية تعرف باسم تشتت Brillouin. من خلال الكشف عن نبضات الليزر "المصطدمة" ، يمكن إعادة تكوين شكل الموجة الصوتية المتحركة وعرضها بصريًا.

تقوم الموجة الصوتية المكتشفة بترميز المعلومات حول صلابة المادة ، وحتى هندستها. كان فريق نوتنغهام أول من أظهر هذه القدرة المزدوجة باستخدام الليزر النبضي والألياف الضوئية.

تقاس قوة جهاز التصوير عادةً بأصغر جسم يمكن أن يراه النظام ، أي الدقة. في بعدين ، يمكن لمسبار الفونون "حل" الأجسام بترتيب 1 ميكرومتر ، على غرار المجهر ؛ ولكنها في البعد الثالث (الارتفاع) توفر قياسات بمقياس نانومتر ، وهو أمر غير مسبوق لنظام التصوير بالألياف الضوئية.

التطبيقات المستقبلية

في الورقة ، أظهر الباحثون أن التقنية متوافقة مع كل من الألياف الضوئية الفردية والألياف التي يتراوح قطرها بين 10 و 20,000 ألفًا من حزمة التصوير (قطرها 1 مم) ، كما هو مستخدم في المناظير الداخلية التقليدية.

وبالتالي ، يمكن تحقيق الدقة المكانية الفائقة ومجالات الرؤية الواسعة بشكل روتيني من خلال جمع الصلابة والمعلومات المكانية من نقاط مختلفة متعددة في عينة ، دون الحاجة إلى تحريك الجهاز - مما يجعل فئة جديدة من مناظير الفونون في متناول اليد.

بالإضافة إلى الرعاية الصحية السريرية ، يمكن لمجالات مثل التصنيع الدقيق والمقاييس استخدام هذه الأداة عالية الدقة لفحص الأسطح وتوصيف المواد ؛ قياس تكميلي أو بديل للأدوات العلمية الموجودة. يمكن للتقنيات الناشئة مثل الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد وهندسة الأنسجة أن تستخدم أيضًا مسبار الفونون كأداة فحص مضمنة من خلال دمجه مباشرةً مع القطر الخارجي لإبرة الطباعة.

بعد ذلك ، سيعمل الفريق على تطوير سلسلة من تطبيقات تصوير الخلايا والأنسجة البيولوجية بالتعاون مع مركز نوتنغهام لأمراض الجهاز الهضمي ومعهد الفيزياء الحيوية والتصوير والعلوم البصرية في جامعة نوتنغهام. بهدف إنشاء أداة سريرية قابلة للتطبيق في السنوات القادمة.

# # #

####

عن جامعة نوتنغهام
جامعة نوتنغهام هي جامعة بحثية مكثفة ذات تراث فخور ، وهي مصنفة باستمرار بين أفضل 100 جامعة في العالم. تعد الدراسة في جامعة نوتنغهام تجربة غيرت الحياة ونحن نفخر بإطلاق العنان لإمكانيات طلابنا. لدينا روح رائدة ، تم التعبير عنها في رؤية مؤسسنا السير جيسي بوت ، والتي جعلتنا نقود الطريق في إنشاء حرم جامعي في الصين وماليزيا - جزء من شبكة متصلة عالميًا للتعليم والبحث والمشاركة الصناعية. تنعكس المرافق الحديثة للجامعة وتوفير الرياضة الشاملة وذات الإعاقة في وضعها مثل The Times و Sunday Times Good University Guide 2021 Sports University of the Year. نحن في المرتبة الثامنة من حيث القوة البحثية في المملكة المتحدة وفقًا لـ REF 2014. لدينا ستة منارات للتميز البحثي تساعد على تغيير الحياة وتغيير العالم ؛ نحن أيضًا صاحب عمل رئيسي وشريك صناعي - محليًا وعالميًا. جنبًا إلى جنب مع جامعة نوتنغهام ترنت ، نقود مبادرة جامعات نوتنغهام ، وهو تعاون رائد يجمع بين القوة والمهام المدنية المشتركة لجامعتين عالميتين في نوتنغهام ، ويعمل مع المجتمعات المحلية والشركاء للمساعدة في التعافي والتجديد بعد COVID-19 جائحة.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
إيما لوري
+44 011

يتوفر مزيد من المعلومات من Salvatore La Cavera III على

تضمين التغريدة

حقوق النشر © جامعة نوتنغهام

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: