اولین کاوشگر فیبر نوری Uasonic Imaging جهان برای تشخیص بیماری در مقیاس نانو در آینده

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

صفحه اصلی > رسانه ها و مطبوعات > اولین کاوشگر تصویربرداری اولتراسونیک فیبر نوری جهان برای تشخیص بیماری در مقیاس نانو در آینده

هنر مفهومی که نقشه برداری سه بعدی از اجسام میکروسکوپی را توسط سیستم کاوشگر فونون نشان می دهد. فیبر نوری حاوی یک لایه فلزی در نوک آن است و نور لیزر قرمز را به نمونه CREDIT Dr Salvatore La Cavera می تاباند.

چکیده:
دانشمندان دانشگاه ناتینگهام یک سیستم تصویربرداری اولتراسونیک را توسعه داده‌اند که می‌تواند بر روی نوک فیبر نوری نازک مو مستقر شود و برای تجسم ناهنجاری‌های سلولی به صورت سه‌بعدی در بدن انسان وارد شود.

اولین کاوشگر تصویربرداری اولتراسونیک فیبر نوری جهان برای تشخیص بیماری در مقیاس نانو در آینده

ناتینگهام، انگلستان | ارسال شده در 30 آوریل 2021

فناوری جدید تصاویری با وضوح میکروسکوپی و نانوسکوپی تولید می‌کند که روزی به پزشکان کمک می‌کند تا سلول‌های ساکن در قسمت‌های صعب العبور بدن مانند دستگاه گوارش را بررسی کنند و تشخیص‌های مؤثرتری را برای بیماری‌های مختلف از سرطان معده تا مننژیت باکتریایی ارائه دهند.

سطح بالای عملکردی که این فناوری ارائه می‌کند در حال حاضر تنها در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی پیشرفته با ابزارهای بزرگ و علمی امکان‌پذیر است - در حالی که این سیستم فشرده این پتانسیل را دارد که آن را به تنظیمات بالینی برای بهبود مراقبت از بیمار وارد کند.

نوآوری با بودجه شورای تحقیقات علوم مهندسی و فیزیکی (EPSRC) همچنین نیاز به برچسب های فلورسنت معمولی - مواد شیمیایی مورد استفاده برای بررسی زیست شناسی سلولی در زیر میکروسکوپ - را کاهش می دهد که می تواند در مقادیر زیاد برای سلول های انسانی مضر باشد.

این یافته ها در مقاله جدیدی با عنوان «تصویربرداری فونون به صورت سه بعدی با کاوشگر فیبر» منتشر شده در مجله Nature، Light: Science & Applications، گزارش شده است.

نویسنده مقاله، سالواتوره لا کاورا، عضو جایزه دکتری EPSRC از گروه تحقیقاتی اپتیک و فوتونیک دانشگاه ناتینگهام، در مورد سیستم تصویربرداری اولتراسونیک گفت: "ما معتقدیم که توانایی آن در اندازه گیری سفتی یک نمونه، زیست سازگاری و آن پتانسیل آندوسکوپی، همه در حین دسترسی به مقیاس نانو، چیزی است که آن را متمایز می کند. این ویژگی ها فناوری را برای اندازه گیری های آینده در داخل بدن تنظیم می کند. به سمت هدف نهایی تشخیص های با حداقل تهاجم در نقطه مراقبت.

در حال حاضر در مرحله نمونه اولیه، ابزار تصویربرداری غیر تهاجمی، که توسط محققان به عنوان "کاوشگر فونون" توصیف شده است، می تواند در یک آندوسکوپ نوری استاندارد قرار داده شود، که یک لوله نازک با یک نور قدرتمند و دوربین در انتهای آن است. برای یافتن، تجزیه و تحلیل و عمل بر روی ضایعات سرطانی، در میان بسیاری از بیماری‌های دیگر، وارد بدن می‌شود. ترکیب فن آوری های نوری و فونون می تواند سودمند باشد. سرعت بخشیدن به روند گردش کار بالینی و کاهش تعداد روش های آزمایش تهاجمی برای بیماران.

قابلیت نقشه برداری سه بعدی

همانطور که یک پزشک ممکن است یک معاینه فیزیکی برای احساس «سفتی» غیرطبیعی در بافت زیر پوست انجام دهد که می‌تواند نشان دهنده تومور باشد، کاوشگر فونون نیز این مفهوم «نقشه‌برداری سه بعدی» را به سطح سلولی می‌رساند.

با اسکن کاوشگر اولتراسونیک در فضا، می‌تواند یک نقشه سه بعدی از سفتی و ویژگی‌های فضایی ساختارهای میکروسکوپی در و زیر سطح یک نمونه (مثلاً بافت) تولید کند. این کار را با قدرت تصویربرداری از اجسام کوچک مانند یک میکروسکوپ در مقیاس بزرگ و کنتراست برای تمایز اجسام مانند یک کاوشگر اولتراسونیک انجام می دهد.

تکنیک‌هایی که می‌توانند سفت بودن سلول تومور را اندازه‌گیری کنند با میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی کشف شده‌اند، اما این ابزارهای قدرتمند دست و پا گیر، بی‌حرکت و غیرقابل انطباق با محیط‌های بالینی بیمار هستند. سالواتوره لا کاورا می‌افزاید: فناوری اولتراسونیک در مقیاس نانو در ظرفیت آندوسکوپی آماده این جهش است.

چگونه کار می کند

سیستم تصویربرداری اولتراسونیک جدید از دو لیزر استفاده می کند که پالس های کوتاهی از انرژی را برای تحریک و تشخیص ارتعاشات در یک نمونه منتشر می کند. یکی از پالس‌های لیزر توسط لایه‌ای از فلز جذب می‌شود - یک نانو مبدل (که با تبدیل انرژی از شکلی به شکل دیگر کار می‌کند) - که روی نوک فیبر ساخته شده است. فرآیندی که منجر به پمپاژ فونون های با فرکانس بالا (ذرات صدا) به داخل نمونه می شود. سپس یک پالس لیزر دوم با امواج صوتی برخورد می کند، فرآیندی که به عنوان پراکندگی بریلوین شناخته می شود. با تشخیص این پالس‌های لیزری «برخورد شده»، می‌توان شکل موج صوتی در حال حرکت را بازسازی و به صورت بصری نمایش داد.

موج صوتی شناسایی شده اطلاعات مربوط به سفتی یک ماده و حتی هندسه آن را رمزگذاری می کند. تیم ناتینگهام اولین کسی بود که این قابلیت دوگانه را با استفاده از لیزرهای پالسی و فیبرهای نوری نشان داد.

قدرت یک دستگاه تصویربرداری معمولاً با کوچکترین جسم قابل مشاهده توسط سیستم، یعنی وضوح اندازه گیری می شود. در دو بعد، کاوشگر فونون می تواند اجسام در حد 1 میکرومتر، مشابه میکروسکوپ را "تحلیل" کند. اما در بعد سوم (ارتفاع) اندازه گیری هایی را در مقیاس نانومتر ارائه می دهد که برای یک سیستم تصویربرداری فیبر نوری بی سابقه است.

برنامه های کاربردی آینده

در این مقاله، محققان نشان می‌دهند که این فناوری هم با یک فیبر نوری منفرد و هم با 10 تا 20,000 فیبر یک بسته تصویری (قطر 1 میلی‌متر) سازگار است، همانطور که در آندوسکوپ‌های معمولی استفاده می‌شود.

در نتیجه، وضوح فضایی برتر و میدان دید وسیع را می‌توان به طور معمول با جمع‌آوری اطلاعات سفتی و مکانی از چندین نقطه مختلف روی یک نمونه، بدون نیاز به حرکت دادن دستگاه به دست آورد - که کلاس جدیدی از آندوسکوپ‌های فونون را در دسترس قرار می‌دهد.

فراتر از مراقبت های بهداشتی بالینی، زمینه هایی مانند ساخت دقیق و مترولوژی می توانند از این ابزار با وضوح بالا برای بازرسی های سطحی و مشخصه های مواد استفاده کنند. یک اندازه گیری مکمل یا جایگزین برای ابزارهای علمی موجود. فناوری‌های رو به رشدی مانند چاپ زیستی سه بعدی و مهندسی بافت نیز می‌توانند از کاوشگر فونون به عنوان یک ابزار بازرسی درون خطی با ادغام مستقیم آن با قطر بیرونی سوزن چاپ استفاده کنند.

در مرحله بعد، این تیم با همکاری مرکز بیماری‌های گوارشی ناتینگهام و موسسه بیوفیزیک، تصویربرداری و علوم نوری در دانشگاه ناتینگهام، مجموعه‌ای از برنامه‌های تصویربرداری بیولوژیکی سلول و بافت را توسعه خواهند داد. با هدف ایجاد یک ابزار بالینی مناسب در سال های آینده.

###

####

درباره دانشگاه ناتینگهام
دانشگاه ناتینگهام یک دانشگاه تحقیقاتی فشرده با میراثی افتخارآمیز است که به طور مداوم در بین 100 دانشگاه برتر جهان رتبه بندی شده است. تحصیل در دانشگاه ناتینگهام تجربه ای است که زندگی را تغییر می دهد و ما به خود افتخار می کنیم که پتانسیل دانشجویان خود را باز کنیم. ما روحیه ای پیشرو داریم که در دیدگاه بنیانگذار ما سر جسی بوت بیان شده است، که ما را در راه اندازی پردیس ها در چین و مالزی - بخشی از یک شبکه جهانی مرتبط از آموزش، تحقیق و تعامل صنعتی - دیده است. امکانات پیشرفته دانشگاه و ارائه ورزش فراگیر و معلولین در وضعیت آن به عنوان راهنمای دانشگاه ورزشی تایمز و ساندی تایمز گود دانشگاه 2021 منعکس شده است. ما بر اساس REF 2014 از نظر قدرت تحقیقاتی در بریتانیا در رتبه هشتم هستیم. ما همچنین یک کارفرما و شریک صنعتی بزرگ هستیم - در سطح محلی و جهانی. در کنار دانشگاه ناتینگهام ترنت، ما ابتکار دانشگاه‌ها برای ناتینگهام را رهبری می‌کنیم، همکاری پیشگامی که قدرت و مأموریت‌های مدنی دو دانشگاه در سطح جهانی ناتینگهام را گرد هم می‌آورد و با جوامع و شرکای محلی برای کمک به بهبود و تجدید پس از کووید-19 کار می‌کند. پاندمی.

برای اطلاعات بیشتر، لطفا کلیک کنید اینجا کلیک نمایید

تماس با ما:
اما لوری
44-011-584-67156

اطلاعات بیشتر از Salvatore La Cavera III در دسترس است

@UoNPressOffice

حق چاپ © دانشگاه ناتینگهام

اگر نظری دارید بفرمایید تماس با ما ما.

مسئولیت صحت محتوا به عهده صادرکنندگان انتشارات خبری است، نه موج هفتم، شرکت یا نانوتکنولوژی اکنون.

نشانک: