โพรบถ่ายภาพ Uasonic แบบไฟเบอร์ออปติกเครื่องแรกของโลกสำหรับการวินิจฉัยโรคระดับนาโนในอนาคต

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > โพรบถ่ายภาพอัลตราโซนิกไฟเบอร์ออปติกเครื่องแรกของโลกสำหรับการวินิจฉัยโรคระดับนาโนในอนาคต

แนวคิดศิลปะแสดงการทำแผนที่สามมิติของวัตถุที่มีกล้องจุลทรรศน์โดยระบบโพรบโฟนอน ใยแก้วนำแสงประกอบด้วยชั้นโลหะที่ปลายและฉายแสงเลเซอร์สีแดงเข้าไปในชิ้นงาน CREDIT Dr Salvatore La Cavera

นามธรรม:
นักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมได้พัฒนาระบบถ่ายภาพอัลตราโซนิก ซึ่งสามารถติดตั้งบนปลายใยแก้วนำแสงที่บางเฉียบ และจะสามารถแทรกเข้าไปในร่างกายมนุษย์เพื่อแสดงภาพความผิดปกติของเซลล์ในรูปแบบ 3 มิติ

เครื่องตรวจจับภาพอัลตราโซนิกใยแก้วนำแสงเครื่องแรกของโลกสำหรับการวินิจฉัยโรคในระดับนาโนในอนาคต

น็อตติงแฮม สหราชอาณาจักร | โพสต์เมื่อวันที่ 30 เมษายน 2021

เทคโนโลยีใหม่นี้สร้างภาพที่มีความละเอียดในระดับจุลภาคและนาโนสโคปี ซึ่งจะช่วยให้แพทย์สามารถตรวจสอบเซลล์ที่อยู่ในส่วนที่ยากต่อการเข้าถึงของร่างกาย เช่น ระบบทางเดินอาหาร และให้การวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับโรคต่าง ๆ ตั้งแต่มะเร็งกระเพาะอาหารไปจนถึงเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากแบคทีเรีย

ประสิทธิภาพระดับสูงของเทคโนโลยีที่นำเสนอนั้นเป็นไปได้เฉพาะในห้องปฏิบัติการวิจัยที่ทันสมัยซึ่งมีเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่เท่านั้น ในขณะที่ระบบขนาดกะทัดรัดนี้มีศักยภาพในการนำไปใช้ในสถานพยาบาลเพื่อปรับปรุงการดูแลผู้ป่วย

นวัตกรรมที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) ยังช่วยลดความจำเป็นในการใช้ฉลากเรืองแสงแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นสารเคมีที่ใช้ในการตรวจสอบชีววิทยาของเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อเซลล์ของมนุษย์ในปริมาณมาก

การค้นพบนี้ได้รับการรายงานในเอกสารฉบับใหม่ชื่อ 'Phonon imaging in 3D with a fiber probe' ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature, Light: Science & Applications

ผู้เขียนบทความ Salvatore La Cavera ผู้ได้รับรางวัลระดับปริญญาเอกของ EPSRC จาก University of Nottingham Optics and Photonics Research Group กล่าวถึงระบบการถ่ายภาพอัลตราโซนิกว่า "เราเชื่อว่าความสามารถในการวัดความแข็งของชิ้นงาน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และความ ศักยภาพในการส่องกล้องทั้งหมดในขณะที่เข้าถึงระดับนาโนคือสิ่งที่ทำให้แตกต่างออกไป คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีพร้อมสำหรับการตรวจวัดภายในร่างกายในอนาคต สู่เป้าหมายสูงสุดของการตรวจวินิจฉัย ณ จุดดูแลผู้ป่วยที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด”

ขณะนี้อยู่ในขั้นตอนต้นแบบ เครื่องมือถ่ายภาพแบบไม่รุกรานที่นักวิจัยอธิบายว่าเป็น "โฟนอนโพรบ" สามารถสอดเข้าไปในกล้องเอนโดสโคปแบบออปติคอลมาตรฐาน ซึ่งเป็นท่อบางที่มีแสงทรงพลังและกล้องที่ปลายสุดนั่นคือ เข้าไปในร่างกายเพื่อค้นหา วิเคราะห์ และดำเนินการเกี่ยวกับรอยโรคที่เป็นมะเร็ง รวมถึงโรคอื่นๆ อีกมากมาย การรวมเทคโนโลยีแสงและโฟนอนเข้าด้วยกันอาจเป็นประโยชน์ เร่งกระบวนการเวิร์กโฟลว์ทางคลินิกและลดจำนวนขั้นตอนการทดสอบที่รุกรานสำหรับผู้ป่วย

ความสามารถในการทำแผนที่ 3 มิติ

เช่นเดียวกับที่แพทย์อาจทำการตรวจร่างกายเพื่อรู้สึกถึง 'ความแข็ง' ที่ผิดปกติในเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังที่อาจบ่งบอกถึงเนื้องอก โพรบโฟนอนจะนำแนวคิด 'การทำแผนที่ 3 มิติ' นี้ไปสู่ระดับเซลล์

ด้วยการสแกนอัลตราโซนิกโพรบในอวกาศ มันสามารถสร้างแผนที่สามมิติของความแข็งและลักษณะเชิงพื้นที่ของโครงสร้างระดับจุลภาคที่และด้านล่างพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ (เช่น เนื้อเยื่อ); ซึ่งทำสิ่งนี้ด้วยพลังในการถ่ายภาพวัตถุขนาดเล็ก เช่น กล้องจุลทรรศน์ขนาดใหญ่ และความเปรียบต่างเพื่อแยกความแตกต่างของวัตถุ เช่น โพรบอัลตราโซนิก

“เทคนิคที่สามารถวัดว่าเซลล์เนื้องอกแข็งหรือไม่ได้รับการรับรู้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการ แต่เครื่องมือที่ทรงพลังเหล่านี้มีความยุ่งยาก เคลื่อนที่ไม่ได้ และไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้กับสภาพแวดล้อมทางคลินิกที่ผู้ป่วยเผชิญหน้า เทคโนโลยีอัลตราโซนิกระดับนาโนในความสามารถในการส่องกล้องพร้อมที่จะก้าวกระโดด” Salvatore La Cavera กล่าวเสริม

วิธีการทำงาน

ระบบภาพอัลตราโซนิกใหม่ใช้เลเซอร์สองตัวที่ปล่อยพลังงานเป็นจังหวะสั้นๆ เพื่อกระตุ้นและตรวจจับการสั่นสะเทือนในชิ้นงานทดสอบ หนึ่งในพัลส์เลเซอร์ถูกดูดซับโดยชั้นของโลหะ – นาโนทรานสดิวเซอร์ (ซึ่งทำงานโดยการแปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง) – สร้างขึ้นที่ส่วนปลายของเส้นใย กระบวนการที่ส่งผลให้โฟนันความถี่สูง (อนุภาคเสียง) ถูกสูบเข้าไปในชิ้นงาน จากนั้นเลเซอร์พัลส์ที่สองจะชนกับคลื่นเสียง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการกระเจิงของ Brillouin ด้วยการตรวจจับพัลส์เลเซอร์ที่ "ชนกัน" เหล่านี้ รูปร่างของคลื่นเสียงที่เดินทางสามารถสร้างขึ้นใหม่และแสดงเป็นภาพได้

คลื่นเสียงที่ตรวจพบจะเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับความแข็งของวัสดุ และแม้แต่รูปทรงเรขาคณิต ทีมงานของน็อตติงแฮมเป็นคนแรกที่สาธิตความสามารถแบบคู่นี้โดยใช้เลเซอร์พัลซิ่งและใยแก้วนำแสง

พลังของอุปกรณ์ถ่ายภาพมักจะวัดจากวัตถุที่เล็กที่สุดที่ระบบสามารถมองเห็นได้ นั่นคือความละเอียด ในสองมิติ โฟนอนโพรบสามารถ "แยก" วัตถุได้ในระดับ 1 ไมโครเมตร ซึ่งคล้ายกับกล้องจุลทรรศน์ แต่ในมิติที่สาม (ความสูง) จะมีการวัดในระดับนาโนเมตร ซึ่งไม่เคยมีมาก่อนสำหรับระบบการถ่ายภาพด้วยไฟเบอร์ออปติก

การใช้งานในอนาคต

ในบทความนี้ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้เข้ากันได้กับทั้งใยแก้วนำแสงเดี่ยวและเส้นใย 10-20,000 เส้นของชุดภาพ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม.) เช่นเดียวกับที่ใช้ในกล้องเอนโดสโคปทั่วไป

ดังนั้น ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่เหนือกว่าและขอบเขตการมองเห็นที่กว้างสามารถทำได้เป็นประจำโดยการรวบรวมความแข็งและข้อมูลเชิงพื้นที่จากจุดต่างๆ จำนวนมากบนตัวอย่าง โดยไม่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ ซึ่งเป็นการนำกล้องเอนโดสโคปโฟนอนประเภทใหม่มาไว้ใกล้ตัว

นอกเหนือจากการดูแลสุขภาพทางคลินิกแล้ว สาขาต่างๆ เช่น การผลิตที่แม่นยำและมาตรวิทยาสามารถใช้เครื่องมือความละเอียดสูงนี้ในการตรวจสอบพื้นผิวและการกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุ การวัดเสริมหรือทดแทนสำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ เทคโนโลยีที่กำลังเติบโตเช่นการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติและวิศวกรรมเนื้อเยื่อสามารถใช้โพรบโฟนอนเป็นเครื่องมือตรวจสอบแบบอินไลน์ได้โดยการรวมเข้ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเข็มพิมพ์โดยตรง

ต่อไป ทีมงานจะพัฒนาชุดแอปพลิเคชันการถ่ายภาพเซลล์และเนื้อเยื่อทางชีวภาพโดยความร่วมมือกับศูนย์โรคทางเดินอาหารน็อตติงแฮมและสถาบันชีวฟิสิกส์ การถ่ายภาพ และวิทยาศาสตร์ทางแสงแห่งมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม โดยมีจุดประสงค์เพื่อสร้างเครื่องมือทางคลินิกที่ใช้การได้ในปีต่อๆ ไป

# # #

####

เกี่ยวกับมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม
University of Nottingham เป็นมหาวิทยาลัยที่เน้นการวิจัยและมีมรดกอันน่าภาคภูมิใจ ซึ่งได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งใน 100 อันดับแรกของโลกอย่างต่อเนื่อง การเรียนที่มหาวิทยาลัย Nottingham เป็นประสบการณ์ที่เปลี่ยนแปลงชีวิต และเราภูมิใจในตัวเองในการปลดล็อกศักยภาพของนักศึกษาของเรา เรามีจิตวิญญาณแห่งการบุกเบิก ซึ่งแสดงออกมาในวิสัยทัศน์ของ Sir Jesse Boot ผู้ก่อตั้งของเรา ซึ่งได้เห็นเราเป็นผู้นำในการจัดตั้งวิทยาเขตในจีนและมาเลเซีย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายการศึกษา การวิจัย และการมีส่วนร่วมทางอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกันทั่วโลก สิ่งอำนวยความสะดวกที่ทันสมัยของมหาวิทยาลัยและข้อกำหนดด้านกีฬาแบบรวมและสำหรับผู้พิการสะท้อนให้เห็นในสถานะของมหาวิทยาลัยดีเด่นประจำปี 2021 โดย Times and Sunday Times Good University Guide เราอยู่ในอันดับที่แปดสำหรับการวิจัยในสหราชอาณาจักรตาม REF 2014 เรามีตัวบ่งชี้ความเป็นเลิศด้านการวิจัยหกรายการที่ช่วยเปลี่ยนแปลงชีวิตและเปลี่ยนแปลงโลก เรายังเป็นนายจ้างรายใหญ่และพันธมิตรในอุตสาหกรรม - ในประเทศและทั่วโลก เราเป็นผู้นำโครงการ Universities for Nottingham ร่วมกับมหาวิทยาลัย Nottingham Trent ซึ่งเป็นความร่วมมือที่บุกเบิกซึ่งรวบรวมความแข็งแกร่งและพันธกิจของพลเมืองของมหาวิทยาลัยระดับโลกทั้งสองแห่งของ Nottingham และทำงานร่วมกับชุมชนท้องถิ่นและพันธมิตรเพื่อช่วยเหลือในการฟื้นฟูและต่ออายุหลังจาก COVID-19 การระบาดใหญ่.

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
เอ็มม่า ลาวรี่
44-011-584-67156

ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก Salvatore La Cavera III บน

@UoNPressOffice

ลิขสิทธิ์ © มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: