A világ első száloptikás Uasonic képalkotó szondája a jövő nanoméretű betegségdiagnosztikájához

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Kezdőlap > nyomja meg > A világ első száloptikás ultrahangos képalkotó szondája a jövő nanoméretű betegségek diagnosztikájához

Koncepció, amely mikroszkopikus objektumok 3D-s feltérképezését mutatja be fononszonda rendszerrel. Az optikai szál fémréteget tartalmaz a hegyén, és vörös lézerfényt vetít a mintába CREDIT Dr Salvatore La Cavera

Absztrakt:
A Nottinghami Egyetem tudósai ultrahangos képalkotó rendszert fejlesztettek ki, amely egy hajszálvékony optikai szál hegyére helyezhető, és az emberi testbe illeszthető lesz, hogy 3D-ben jelenítse meg a sejtrendellenességeket.

A világ első száloptikás ultrahangos képalkotó szondája a jövőbeni nanoméretű betegségek diagnosztizálására

Nottingham, Egyesült Királyság | Feladás dátuma: 30. április 2021

Az új technológia mikroszkópos és nanoszkopikus felbontású képeket készít, amelyek egy napon segítik majd a klinikusokat a test nehezen elérhető részein, például a gyomor-bélrendszerben élő sejtek vizsgálatában, és hatékonyabb diagnózist kínálnak a gyomorráktól a bakteriális agyhártyagyulladásig terjedő betegségekre.

A technológia által nyújtott magas szintű teljesítmény jelenleg csak a legmodernebb kutatólaboratóriumokban lehetséges, nagy, tudományos műszerekkel – ezzel a kompakt rendszerrel viszont megvan a lehetőség arra, hogy klinikai környezetbe is beépítse a betegellátás javítása érdekében.

Az Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) által finanszírozott innováció csökkenti a hagyományos fluoreszcens címkék – a sejtbiológia mikroszkóp alatti vizsgálatára használt vegyszerek – iránti igényt is, amelyek nagy dózisban károsak lehetnek az emberi sejtekre.

Az eredményekről a Nature folyóiratban, a Light: Science & Applications című újságban számolnak be, „Fonon imaging in 3D with a fiber szondával” címmel.

A tanulmány szerzője, Salvatore La Cavera, a Nottinghami Egyetem Optikai és Fotonikai Kutatócsoportjának EPSRC Doktori Díj ösztöndíjasa a következőket mondta az ultrahangos képalkotó rendszerről: „Úgy gondoljuk, hogy képes mérni a minta merevségét, biológiai kompatibilitását és az endoszkópos potenciál, miközben eléri a nanoskálát, az, ami megkülönbözteti. Ezek a funkciók beállítják a technológiát a jövőbeni testen belüli mérésekhez; a minimálisan invazív gondozási diagnosztika végső célja felé.”

A jelenleg prototípus stádiumban lévő non-invazív képalkotó eszköz, amelyet a kutatók „fononszondának” neveznek, behelyezhető egy szabványos optikai endoszkópba, amely egy vékony cső, amelynek végén erős fény és kamera található. benavigált a szervezetbe, hogy megtalálja, elemezze és megoperálja a rákos elváltozásokat, sok más betegség mellett. Az optikai és fonontechnológiák kombinálása előnyös lehet; a klinikai munkafolyamat felgyorsítása és a betegek invazív vizsgálati eljárások számának csökkentése.

3D térképezési lehetőségek

Ahogyan az orvos fizikális vizsgálatot végezhet a bőr alatti szövet abnormális „merevségének” érzékelésére, amely daganatokra utalhat, a fononszonda ezt a „3D-s térképezési” koncepciót sejtszintre viszi.

Az ultrahangos szonda térben történő letapogatásával képes reprodukálni a minta (pl. szövet) felületén és alatta lévő mikroszkopikus struktúrák merevségének és térbeli jellemzőinek háromdimenziós térképét; ezt úgy teszi, hogy képes kisméretű tárgyakat, például egy nagyméretű mikroszkópot leképezni, és a kontrasztot a tárgyak megkülönböztetésére, például egy ultrahangos szondára teszi.

„Laboratóriumi mikroszkópokkal olyan technikákat valósítottak meg, amelyek képesek mérni, hogy egy daganatsejt merev-e, de ezek a hatékony eszközök nehézkesek, mozdulatlanok és nem alkalmazkodnak a betegekkel szembesülő klinikai körülményekhez. A nanoméretű ultrahangos technológia endoszkópos kapacitással készen áll erre az ugrásra” – teszi hozzá Salvatore La Cavera.

Hogyan működik?

Az új ultrahangos képalkotó rendszer két lézert használ, amelyek rövid energiaimpulzusokat bocsátanak ki, hogy stimulálják és érzékeljék a rezgéseket a mintában. A lézerimpulzusok egyikét a szál hegyén kialakított fémréteg – egy nanotranszducer (amely az energiát egyik formából a másikba alakítja) – nyeli el; olyan folyamat, amelynek eredményeként nagyfrekvenciás fononok (hangrészecskék) pumpálódnak a mintába. Ezután egy második lézerimpulzus ütközik a hanghullámokkal, ez a folyamat Brillouin-szórásként ismert. Ezeknek az „ütközött” lézerimpulzusoknak a detektálásával az utazó hanghullám alakja újra létrehozható és vizuálisan megjeleníthető.

Az észlelt hanghullám információkat kódol egy anyag merevségéről, sőt geometriájáról is. A nottinghami csapat volt az első, amely impulzuslézerek és optikai szálak segítségével demonstrálta ezt a kettős képességet.

Egy képalkotó eszköz teljesítményét jellemzően a rendszer által látható legkisebb tárgy, azaz a felbontás méri. Két dimenzióban a fononszonda 1 mikrométeres nagyságrendű objektumokat képes „felbontani”, hasonlóan a mikroszkóphoz; de a harmadik dimenzióban (magasságban) nanométeres léptékű méréseket ad, amire egy száloptikás képalkotó rendszernél még nem volt példa.

Jövőbeli alkalmazások

A tanulmányban a kutatók bemutatják, hogy a technológia kompatibilis egyetlen optikai szállal és egy képalkotó köteg (10 mm átmérőjű) 20,000-1 XNUMX szálával is, ahogyan azt a hagyományos endoszkópokban használják.

Következésképpen kiváló térbeli felbontást és széles látómezőket rutinszerűen el lehet érni a merevség és a térbeli információk gyűjtésével a minta több különböző pontjáról anélkül, hogy az eszközt el kellene mozgatni – ezzel elérhető közelségbe hozva a fononendoszkópok új osztályát.

A klinikai egészségügyön túl az olyan területek, mint a precíziós gyártás és a metrológia, használhatnák ezt a nagy felbontású eszközt felületvizsgálatokhoz és anyagjellemzéshez; a meglévő tudományos műszerek kiegészítő vagy helyettesítő mérése. A feltörekvő technológiák, mint például a 3D-s bionyomtatás és a szövettechnológia, a fononszondát inline vizsgálóeszközként is használhatják, közvetlenül a nyomtatótű külső átmérőjébe integrálva.

Ezt követően a csapat biológiai sejt- és szövetképalkotó alkalmazások sorozatát fejleszti a Nottinghami Emésztési Betegségek Központjával és a Nottinghami Egyetem Biofizikai, Képalkotó és Optikai Tudományok Intézetével együttműködésben; azzal a céllal, hogy a következő években életképes klinikai eszközt hozzanak létre.

###

####

A Nottinghami Egyetemről
A University of Nottingham egy kutatásintenzív egyetem, büszke örökséggel, és folyamatosan a világ 100 legjobbja között szerepel. A Nottinghami Egyetemen való tanulás életet megváltoztató élmény, és büszkék vagyunk arra, hogy felszabadítjuk hallgatóink potenciálját. Úttörő szellemünk van, amelyet alapítónk, Sir Jesse Boot víziója fejez ki, aminek köszönhetően vezető szerepet töltünk be a campusok létrehozásában Kínában és Malajziában – az oktatás, a kutatás és az ipari szerepvállalás globálisan összefüggő hálózatának részeként. Az egyetem korszerű létesítményei, valamint az inkluzív és fogyatékkal élők sportellátása tükröződik a The Times és a Sunday Times Good University Guide 2021 Év Sportegyetemének státuszában. A 2014-es REF szerint a nyolcadik helyen állunk a kutatás terén az Egyesült Királyságban. Hat kutatási kiválóságunk van, amelyek segítenek megváltoztatni az életeket és megváltoztatni a világot; jelentős munkaadói és iparági partnerek vagyunk – helyi és globális szinten. A Nottingham Trent Egyetem mellett vezetjük az Universities for Nottingham kezdeményezést, egy úttörő együttműködést, amely Nottingham két világszínvonalú egyetemének erejét és polgári küldetését egyesíti, és a helyi közösségekkel és partnerekkel együttműködve segíti a COVID-19 utáni gyógyulást és megújulást. világjárvány.

További információért kattintson a gombra itt

Elérhetőségek:
Emma Lowry
44-011-584 67156-

További információ a Salvatore La Cavera III-tól érhető el

@UoNPressOffice

Ha van észrevétele, kérem Kapcsolat minket.

A tartalom pontosságáért kizárólag a sajtóközlemények kiadói felelősek, nem pedig a 7th Wave, Inc. vagy a Nanotechnology Now.

Könyvjelző: