将来のナノスケール疾患診断のための世界初の光ファイバー Uasonic イメージングプローブ

プラトン再発行

フォロワー： 0

ホーム > イベント >将来のナノスケールの疾患診断のための世界初の光ファイバー超音波イメージングプローブ

フォノンプローブシステムによる微小物体の3Dマッピングを示すコンセプトアート。光ファイバーの先端には金属層が含まれており、赤色レーザー光を試料に照射します。クレジットサルバトーレ・ラ・カヴェラ博士

要約：
ノッティンガム大学の科学者たちは、超音波イメージングシステムを開発しました。このシステムは、細い光ファイバーの先端に配置でき、人体に挿入して細胞の異常を3Dで視覚化できます。

将来のナノスケールの疾患診断のための世界初の光ファイバー超音波イメージングプローブ

ノッティンガム、英国| 30年2021月XNUMX日に投稿

この新技術は、いつの日か臨床医が消化管などの体の届きにくい部分に生息する細胞を検査するのに役立つ顕微鏡およびナノ顕微鏡の解像度の画像を生成し、胃癌から細菌性髄膜炎に至るまでの疾患のより効果的な診断を提供します。

このテクノロジーが提供する高レベルのパフォーマンスは、現在、大型の科学機器を備えた最先端の研究所でのみ可能です。一方、このコンパクトなシステムは、患者のケアを改善するために臨床現場に持ち込む可能性があります。

工学物理科学研究評議会（EPSRC）が資金提供する革新により、従来の蛍光標識（顕微鏡で細胞生物学を検査するために使用される化学物質）の必要性も減少します。これは、大量にヒト細胞に有害である可能性があります。

調査結果は、NatureジャーナルLight：Science＆Applicationsに掲載された「ファイバープローブを使用した3Dでのフォノンイメージング」というタイトルの新しい論文で報告されています。

ノッティンガム大学光学フォトニクス研究グループのEPSRC博士号フェローである論文執筆者のSalvatoreLa Caveraは、超音波イメージングシステムについて次のように述べています。内視鏡の可能性は、すべてナノスケールにアクセスしている間、それを際立たせます。これらの機能は、体内の将来の測定のためにテクノロジーをセットアップします。低侵襲のポイントオブケア診断という究極の目標に向けて。」

現在、プロトタイプの段階で、研究者によって「フォノンプローブ」と呼ばれる非侵襲的イメージングツールは、強力な光とカメラを最後に備えた細いチューブである標準的な光学内視鏡に挿入することができます。他の多くの病気の中でも、癌性病変を見つけ、分析し、手術するために体内に移動しました。光学技術とフォノン技術を組み合わせると有利な場合があります。臨床ワークフロープロセスをスピードアップし、患者の侵襲的検査手順の数を減らします。

3Dマッピング機能

医師が皮膚の下の組織に腫瘍を示す可能性のある異常な「こわばり」を感じるために身体検査を行うのと同じように、フォノンプローブはこの「3Dマッピング」の概念を細胞レベルに持っていきます。

超音波プローブを空間でスキャンすることにより、標本（組織など）の表面およびその下の微細構造の剛性と空間的特徴のXNUMX次元マップを再現できます。これは、大規模な顕微鏡のような小さな物体を画像化する力と、超音波プローブのような物体を区別するためのコントラストによって実現されます。

「腫瘍細胞が硬いかどうかを測定できる技術は、実験用顕微鏡で実現されていますが、これらの強力なツールは扱いにくく、動かず、患者が直面する臨床環境には適応できません。内視鏡能力のナノスケール超音波技術は、その飛躍を遂げる準備ができています」とSalvatore LaCavera氏は付け加えます。

機能

新しい超音波イメージングシステムは、エネルギーの短いパルスを放出するXNUMXつのレーザーを使用して、試料の振動を刺激および検出します。レーザーパルスのXNUMXつは、ファイバーの先端に製造された金属の層（ナノトランスデューサー（エネルギーをある形式から別の形式に変換することによって機能する））によって吸収されます。高周波フォノン（音の粒子）が試料に送り込まれるプロセス。次に、XNUMX番目のレーザーパルスが音波と衝突します。これはブリルアン散乱として知られているプロセスです。これらの「衝突した」レーザーパルスを検出することにより、進行する音波の形状を再現し、視覚的に表示することができます。

検出された音波は、材料の剛性、さらにはその形状に関する情報をエンコードします。ノッティンガムチームは、パルスレーザーと光ファイバーを使用してこのデュアル機能を最初に実証しました。

イメージングデバイスのパワーは、通常、システムで見ることができる最小のオブジェクト、つまり解像度によって測定されます。 1次元では、フォノンプローブは、顕微鏡と同様に、XNUMXマイクロメートルのオーダーで物体を「分解」できます。しかし、XNUMX次元（高さ）では、ナノメートルのスケールで測定を提供します。これは、光ファイバーイメージングシステムでは前例のないことです。

将来のアプリケーション

この論文では、研究者は、この技術が、従来の内視鏡で使用されているように、単一の光ファイバーとイメージングバンドル（直径10mm）の20,000〜1本のファイバーの両方と互換性があることを示しています。

その結果、デバイスを動かすことなく、サンプル上の複数の異なるポイントから剛性と空間情報を収集することで、優れた空間分解能と広い視野を日常的に実現できます。これにより、新しいクラスのフォノン内視鏡が届きます。

臨床医療を超えて、精密製造や計測などの分野では、この高解像度ツールを表面検査や材料特性評価に使用できます。既存の科学機器の補完的または代替的な測定。 3Dバイオプリンティングや組織工学などの急成長している技術は、フォノンプローブをプリント針の外径に直接統合することにより、インライン検査ツールとして使用することもできます。

次に、チームは、ノッティンガム消化器病センターおよびノッティンガム大学の生物物理学、画像化および光学科学研究所と協力して、一連の生物学的細胞および組織画像化アプリケーションを開発します。今後数年間で実行可能な臨床ツールを作成することを目的としています。

###

####

ノッティンガム大学について
ノッティンガム大学は、世界のトップ100に常にランクされている、誇り高い遺産を持つ研究集約型の大学です。ノッティンガム大学で学ぶことは人生を変える経験であり、私たちは学生の可能性を解き放つことに誇りを持っています。私たちには先駆的な精神があり、創設者のサージェシーブーツのビジョンに表されています。これは、教育、研究、産業の関与のグローバルに接続されたネットワークの一部である中国とマレーシアにキャンパスを設立する道を切り開いてきました。大学の最先端の施設と包括的および障害者スポーツの提供は、タイムズアンドサンデータイムズグッドユニバーシティガイド2021スポーツユニバーシティオブザイヤーとしてのステータスに反映されています。 REF 2014によると、英国の研究力で19位にランクされています。私たちは、人生を変革し、世界を変えるのに役立つXNUMXつの優れた研究ビーコンを持っています。私たちはまた、主要な雇用主であり、業界のパートナーでもあります–ローカルおよびグローバル。ノッティンガムトレント大学と並んで、私たちはノッティンガム大学イニシアチブを主導しています。これは、ノッティンガムのXNUMXつの世界クラスの大学の力と市民の使命を組み合わせた先駆的なコラボレーションであり、COVID-XNUMX後の回復と更新を支援するために地域コミュニティやパートナーと協力しています。パンデミック。

詳細については、クリックしてください。こちら

コンタクト：
エマ・ローリー
44-011-584

詳細については、Salvatore La CaveraIIIから入手できます。

@UoNPressOffice

コメントがあればお願いしますお問い合わせ私達。

7th Wave、Inc.やNanotechnology Nowではなく、ニュースリリースの発行者は、コンテンツの正確性について単独で責任を負います。

ブックマーク：