World's First Fiber-optic Uasonic Imaging Probe For Future Nanoscale Disease Diagnostics

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu

Mikroskobik nesnelerin fonon sonda sistemi tarafından 3 boyutlu haritalandırılmasını gösteren konsept çizimi. Optik fiberin ucunda metal bir katman bulunur ve numuneye kırmızı lazer ışığı yansıtır. CREDIT Dr Salvatore La Cavera

Özet:
Nottingham Üniversitesi'ndeki bilim insanları, saç teli kadar ince bir optik fiberin ucuna yerleştirilebilecek ve hücre anormalliklerini 3 boyutlu olarak görselleştirmek için insan vücuduna yerleştirilebilecek bir ultrasonik görüntüleme sistemi geliştirdiler.

Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu

Nottingham, Birleşik Krallık | 30 Nisan 2021'de yayınlandı

Yeni teknoloji, bir gün klinisyenlerin mide-bağırsak sistemi gibi vücudun ulaşılması zor kısımlarında yaşayan hücreleri incelemesine ve mide kanserinden bakteriyel menenjite kadar çeşitli hastalıklar için daha etkili teşhisler sunmasına yardımcı olacak mikroskobik ve nanoskobik çözünürlüklü görüntüler üretiyor.

Teknolojinin sunduğu yüksek düzeyde performans şu anda yalnızca büyük, bilimsel araçlara sahip son teknolojiye sahip araştırma laboratuvarlarında mümkündür; oysa bu kompakt sistem, hasta bakımını iyileştirmek için bunu klinik ortamlara getirme potansiyeline sahiptir.

Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından finanse edilen yenilik aynı zamanda büyük dozlarda insan hücrelerine zarar verebilecek geleneksel floresan etiketlere (hücre biyolojisini mikroskop altında incelemek için kullanılan kimyasallar) olan ihtiyacı da azaltıyor.

Bulgular, Nature dergisi Light: Science & Applications'da yayınlanan 'Fiber sondasıyla 3 boyutlu fonon görüntüleme' başlıklı yeni bir makalede rapor ediliyor.

Nottingham Üniversitesi Optik ve Fotonik Araştırma Grubu'ndan EPSRC Doktora Ödülü Üyesi olan makale yazarı Salvatore La Cavera, ultrasonik görüntüleme sistemi hakkında şunları söyledi: "Bir numunenin sertliğini, biyo-uyumluluğunu ve özelliklerini ölçebilme yeteneğine inanıyoruz. Nano ölçeğe erişirken endoskopik potansiyel, onu farklı kılan şeydir. Bu özellikler teknolojiyi vücut içinde gelecekteki ölçümler için hazırlıyor; Minimal invazif bakım noktası teşhisinin nihai hedefine doğru."

Şu anda prototip aşamasında olan, araştırmacılar tarafından "fonon probu" olarak tanımlanan invaziv olmayan görüntüleme aracı, ucunda güçlü bir ışık ve kamera bulunan ince bir tüp olan standart bir optik endoskopun içine yerleştirilebiliyor. Diğer birçok hastalığın yanı sıra kanserli lezyonları bulmak, analiz etmek ve ameliyat etmek için vücuda giriyor. Optik ve fonon teknolojilerini birleştirmek avantajlı olabilir; klinik iş akışı sürecini hızlandırmak ve hastalar için invaziv test prosedürlerinin sayısını azaltmak.

3D haritalama yetenekleri

Tıpkı bir doktorun deri altındaki dokuda tümörlere işaret edebilecek anormal 'sertliği' hissetmek için fizik muayene yapması gibi, fonon probu da bu '3 boyutlu haritalama' konseptini hücresel seviyeye taşıyacak.

Ultrasonik probu uzayda tarayarak, bir numunenin (örn. doku) yüzeyinde ve altındaki mikroskobik yapıların sertliğinin ve uzaysal özelliklerinin üç boyutlu bir haritasını yeniden üretebilir; bunu, büyük ölçekli bir mikroskop gibi küçük nesneleri görüntüleme gücü ve ultrasonik sonda gibi nesneleri ayırt etme kontrastı ile yapar.

"Bir tümör hücresinin sert olup olmadığını ölçebilen teknikler laboratuvar mikroskoplarıyla gerçekleştirildi, ancak bu güçlü araçlar hantal, hareketsiz ve hastaya yönelik klinik ortamlara uyarlanamaz. Endoskopik kapasiteye sahip nano ölçekli ultrasonik teknoloji bu sıçramayı gerçekleştirmeye hazır" diye ekliyor Salvatore La Cavera.

Nasıl çalışır

Yeni ultrasonik görüntüleme sistemi, bir numunedeki titreşimleri uyarmak ve tespit etmek için kısa enerji darbeleri yayan iki lazer kullanıyor. Lazer darbelerinden biri, fiberin ucunda üretilen bir metal tabakası (nano dönüştürücü (enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürerek çalışır)) tarafından emilir; yüksek frekanslı fononların (ses parçacıkları) numuneye pompalanmasıyla sonuçlanan bir işlem. Daha sonra ikinci bir lazer darbesi, Brillouin saçılması olarak bilinen bir süreç olan ses dalgalarıyla çarpışır. Bu "çarpışan" lazer darbelerinin tespit edilmesiyle, ilerleyen ses dalgasının şekli görsel olarak yeniden oluşturulabilir ve görüntülenebilir.

Algılanan ses dalgası, bir malzemenin sertliği ve hatta geometrisi hakkındaki bilgileri kodlar. Nottingham ekibi, darbeli lazerler ve optik fiberler kullanarak bu ikili yeteneği gösteren ilk ekip oldu.

Bir görüntüleme cihazının gücü tipik olarak sistem tarafından görülebilen en küçük nesneyle, yani çözünürlükle ölçülür. İki boyutta fonon probu, mikroskoba benzer şekilde 1 mikrometre mertebesindeki nesneleri “çözebilir”; ancak üçüncü boyutta (yükseklik), fiber optik görüntüleme sistemi için benzeri görülmemiş bir şekilde nanometre ölçeğinde ölçümler sağlar.

Gelecek uygulamalar

Makalede araştırmacılar, teknolojinin geleneksel endoskoplarda kullanıldığı gibi hem tek bir optik fiberle hem de bir görüntüleme paketinin (10 mm çapında) 20,000-1 fiberiyle uyumlu olduğunu gösteriyor.

Sonuç olarak, üstün uzaysal çözünürlük ve geniş görüş alanları, cihazı hareket ettirmeye gerek kalmadan bir numune üzerinde birden fazla farklı noktadan sertlik ve uzaysal bilgi toplanarak rutin olarak elde edilebilir; bu da yeni bir fonon endoskop sınıfını ulaşılabilir hale getirir.

Klinik sağlık hizmetlerinin ötesinde, hassas üretim ve metroloji gibi alanlar bu yüksek çözünürlüklü aracı yüzey incelemeleri ve malzeme karakterizasyonu için kullanabilir; Mevcut bilimsel araçlar için tamamlayıcı veya ikame ölçüm. 3D biyo-baskı ve doku mühendisliği gibi gelişen teknolojiler, fonon probunu doğrudan baskı iğnesinin dış çapına entegre ederek hat içi inceleme aracı olarak da kullanabilir.

Ekip daha sonra Nottingham Sindirim Hastalıkları Merkezi ve Nottingham Üniversitesi Biyofizik, Görüntüleme ve Optik Bilim Enstitüsü ile işbirliği içinde bir dizi biyolojik hücre ve doku görüntüleme uygulaması geliştirecek; önümüzdeki yıllarda uygulanabilir bir klinik araç yaratmayı hedefliyoruz.

###

####

Nottingham Üniversitesi Hakkında
Nottingham Üniversitesi, sürekli olarak dünyanın en iyi 100 üniversitesi arasında yer alan, gurur verici bir mirasa sahip, araştırma yoğun bir üniversitedir. Nottingham Üniversitesi'nde eğitim almak yaşamı değiştiren bir deneyimdir ve öğrencilerimizin potansiyelini ortaya çıkarmaktan gurur duyuyoruz. Kurucumuz Sir Jesse Boot'un küresel bağlantılı bir eğitim, araştırma ve endüstriyel katılım ağının parçası olan Çin ve Malezya'da kampüsler kurma konusunda öncülük etmemizi sağlayan vizyonunda ifade edilen öncü bir ruha sahibiz. Üniversitenin son teknolojiye sahip tesisleri ve kapsayıcı ve engellilere yönelik spor hizmetleri, The Times ve Sunday Times İyi Üniversite Rehberi 2021 Yılın Spor Üniversitesi statüsüne de yansıyor. REF 2014'e göre Birleşik Krallık'ta araştırma gücü açısından sekizinci sıradayız. Yaşamları dönüştürmeye ve dünyayı değiştirmeye yardımcı olan altı araştırma mükemmelliği işaretçimiz var; aynı zamanda yerel ve küresel ölçekte önemli bir işveren ve endüstri ortağıyız. Nottingham Trent Üniversitesi'nin yanı sıra, Nottingham'ın dünya çapındaki iki üniversitesinin birleşik gücünü ve sivil misyonlarını bir araya getiren ve COVID-19'un ardından iyileşme ve yenilenmeye yardımcı olmak için yerel topluluklar ve ortaklarla birlikte çalışan öncü bir işbirliği olan Nottingham Üniversiteleri girişimine liderlik ediyoruz. pandemi.

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Emma Lowry
44-011-584-67156

Daha fazla bilgiyi Salvatore La Cavera III'ten alabilirsiniz:

@UoNPressOffice

Telif hakkı © Nottingham Üniversitesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: