Đầu dò hình ảnh Uasonic sợi quang đầu tiên trên thế giới dùng để chẩn đoán bệnh ở cấp độ nano trong tương lai

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Đầu dò hình ảnh siêu âm sợi quang đầu tiên trên thế giới để chẩn đoán bệnh ở kích thước nano trong tương lai

Nghệ thuật khái niệm thể hiện ánh xạ 3D của các vật thể cực nhỏ bằng hệ thống thăm dò phonon. Sợi quang chứa một lớp kim loại trên đầu của nó và chiếu ánh sáng laser đỏ vào mẫu vật TÍN DỤNG Tiến sĩ Salvatore La Cavera

Tóm tắt:
Các nhà khoa học tại Đại học Nottingham đã phát triển một hệ thống hình ảnh siêu âm, có thể được triển khai trên đầu của một sợi quang học mỏng như sợi tóc và sẽ được đưa vào cơ thể con người để hình dung các bất thường của tế bào dưới dạng 3D.

Đầu dò hình ảnh siêu âm sợi quang đầu tiên trên thế giới để chẩn đoán bệnh ở quy mô nano trong tương lai

Nottingham, Vương quốc Anh | Đăng vào ngày 30 tháng 2021 năm XNUMX

Công nghệ mới tạo ra hình ảnh có độ phân giải siêu nhỏ và nano, một ngày nào đó sẽ giúp các bác sĩ lâm sàng kiểm tra các tế bào sinh sống ở các bộ phận khó tiếp cận của cơ thể, chẳng hạn như đường tiêu hóa, và đưa ra các chẩn đoán hiệu quả hơn cho các bệnh từ ung thư dạ dày đến viêm màng não do vi khuẩn.

Mức độ hiệu suất cao mà công nghệ mang lại hiện chỉ có thể thực hiện được trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu hiện đại với các thiết bị khoa học lớn - trong khi hệ thống nhỏ gọn này có tiềm năng đưa nó vào các môi trường lâm sàng để cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân.

Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Vật lý và Kỹ thuật (EPSRC) - sự đổi mới tài trợ cũng làm giảm nhu cầu về nhãn huỳnh quang thông thường - hóa chất được sử dụng để kiểm tra sinh học tế bào dưới kính hiển vi - có thể gây hại cho tế bào người với liều lượng lớn.

Các phát hiện đang được báo cáo trong một bài báo mới, có tựa đề 'Hình ảnh phonon ở chế độ 3D với đầu dò sợi quang' được công bố trên tạp chí Nature, Light: Science & Applications.

Tác giả bài báo, Salvatore La Cavera, người đoạt giải Tiến sĩ EPSRC từ Nhóm nghiên cứu Quang học và Quang tử của Đại học Nottingham, cho biết về hệ thống hình ảnh siêu âm: “Chúng tôi tin rằng khả năng đo độ cứng của mẫu vật, khả năng tương thích sinh học của nó và tiềm năng nội soi, tất cả trong khi truy cập kích thước nano, là những gì làm cho nó khác biệt. Các tính năng này thiết lập công nghệ cho các phép đo trong tương lai bên trong cơ thể; hướng tới mục tiêu cuối cùng là chẩn đoán tại điểm chăm sóc ít xâm lấn. ”

Hiện đang ở giai đoạn nguyên mẫu, công cụ hình ảnh không xâm lấn, được các nhà nghiên cứu mô tả là “đầu dò phonon”, có khả năng được đưa vào một ống nội soi quang học tiêu chuẩn, là một ống mỏng có ánh sáng mạnh và camera ở cuối. được điều hướng vào cơ thể để tìm, phân tích và phẫu thuật các tổn thương ung thư, trong số nhiều bệnh khác. Kết hợp công nghệ quang học và phonon có thể là một lợi thế; đẩy nhanh quy trình xử lý công việc lâm sàng và giảm số lượng các thủ tục xét nghiệm xâm lấn cho bệnh nhân.

Khả năng lập bản đồ 3D

Cũng giống như bác sĩ có thể tiến hành khám sức khỏe để cảm nhận 'độ cứng' bất thường của mô dưới da có thể chỉ ra khối u, đầu dò phonon sẽ đưa khái niệm 'bản đồ 3D' này đến cấp độ tế bào.

Bằng cách quét đầu dò siêu âm trong không gian, nó có thể tái tạo bản đồ ba chiều về độ cứng và các đặc điểm không gian của các cấu trúc cực nhỏ ở và bên dưới, bề mặt của mẫu vật (ví dụ như mô); nó thực hiện điều này với khả năng hình ảnh các vật thể nhỏ như kính hiển vi cỡ lớn và độ tương phản để phân biệt các vật thể như một đầu dò siêu âm.

“Các kỹ thuật có khả năng đo lường nếu một tế bào khối u cứng đã được thực hiện bằng kính hiển vi trong phòng thí nghiệm, nhưng những công cụ mạnh mẽ này rất cồng kềnh, bất động và không thể phù hợp với các cơ sở lâm sàng đối mặt với bệnh nhân. Công nghệ siêu âm kích thước nano trong công suất nội soi đã sẵn sàng để thực hiện bước nhảy vọt đó, ”Salvatore La Cavera cho biết thêm.

Cách thức thực hiện

Hệ thống hình ảnh siêu âm mới sử dụng hai tia laser phát ra xung năng lượng ngắn để kích thích và phát hiện các rung động trong mẫu vật. Một trong những xung laser được hấp thụ bởi một lớp kim loại - đầu dò nano (hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác) - được chế tạo trên đầu sợi quang; một quá trình dẫn đến các phonon tần số cao (các hạt âm thanh) được bơm vào mẫu vật. Sau đó, một xung laser thứ hai va chạm với sóng âm thanh, một quá trình được gọi là tán xạ Brillouin. Bằng cách phát hiện các xung laser “va chạm” này, hình dạng của sóng âm thanh truyền đi có thể được tái tạo và hiển thị một cách trực quan.

Sóng âm thanh được phát hiện mã hóa thông tin về độ cứng của vật liệu và thậm chí cả hình học của nó. Nhóm nghiên cứu Nottingham là những người đầu tiên chứng minh khả năng kép này bằng cách sử dụng laser xung và sợi quang học.

Sức mạnh của thiết bị hình ảnh thường được đo bằng vật thể nhỏ nhất mà hệ thống có thể nhìn thấy, tức là độ phân giải. Trong hai chiều, đầu dò phonon có thể "phân giải" các vật thể theo bậc 1 micromet, tương tự như kính hiển vi; nhưng ở chiều thứ ba (chiều cao), nó cung cấp các phép đo trên quy mô nanomet, điều chưa từng có đối với hệ thống hình ảnh sợi quang.

Ứng dụng trong tương lai

Trong bài báo, các nhà nghiên cứu chứng minh rằng công nghệ này tương thích với cả một sợi quang đơn và 10-20,000 sợi của một bó hình ảnh (đường kính 1mm), như được sử dụng trong các ống nội soi thông thường.

Do đó, độ phân giải không gian vượt trội và trường nhìn rộng có thể đạt được thường xuyên bằng cách thu thập độ cứng và thông tin không gian từ nhiều điểm khác nhau trên một mẫu mà không cần di chuyển thiết bị - mang đến một loại ống nội soi phonon mới trong tầm tay.

Ngoài chăm sóc sức khỏe lâm sàng, các lĩnh vực như sản xuất và đo lường chính xác có thể sử dụng công cụ có độ phân giải cao này để kiểm tra bề mặt và xác định đặc tính vật liệu; một phép đo bổ sung hoặc thay thế cho các công cụ khoa học hiện có. Các công nghệ đang phát triển như in sinh học 3D và kỹ thuật mô cũng có thể sử dụng đầu dò phonon như một công cụ kiểm tra nội tuyến bằng cách tích hợp nó trực tiếp với đường kính ngoài của kim in.

Tiếp theo, nhóm sẽ phát triển một loạt các ứng dụng hình ảnh tế bào và mô sinh học với sự hợp tác của Trung tâm Bệnh tiêu hóa Nottingham và Viện Khoa học Lý sinh, Hình ảnh và Quang học tại Đại học Nottingham; với mục đích tạo ra một công cụ lâm sàng khả thi trong những năm tới.

# # #

####

Về Đại học Nottingham
Đại học Nottingham là một trường đại học chuyên sâu về nghiên cứu với một di sản đáng tự hào, luôn được xếp hạng trong top 100 thế giới. Học tập tại Đại học Nottingham là một trải nghiệm thay đổi cuộc đời và chúng tôi tự hào về việc khai phá tiềm năng của sinh viên. Chúng tôi có tinh thần tiên phong, thể hiện trong tầm nhìn của người sáng lập Sir Jesse Boot, người đã chứng kiến chúng tôi dẫn đầu trong việc thành lập các cơ sở ở Trung Quốc và Malaysia - một phần của mạng lưới giáo dục, nghiên cứu và tham gia công nghiệp được kết nối toàn cầu. Cơ sở vật chất hiện đại và cung cấp thể thao dành cho người khuyết tật và hòa nhập của trường được phản ánh trong tư cách là Đại học thể thao tốt nhất năm 2021 của The Times và Sunday Times. Chúng tôi được xếp hạng thứ tám về năng lực nghiên cứu ở Vương quốc Anh theo REF 2014. Chúng tôi có sáu tín hiệu về nghiên cứu xuất sắc giúp biến đổi cuộc sống và thay đổi thế giới; chúng tôi cũng là nhà tuyển dụng và đối tác lớn trong ngành - tại địa phương và toàn cầu. Cùng với Đại học Nottingham Trent, chúng tôi dẫn đầu sáng kiến Đại học cho Nottingham, một sự hợp tác tiên phong tập hợp sức mạnh tổng hợp và sứ mệnh công dân của hai trường đại học đẳng cấp thế giới của Nottingham và đang làm việc với các cộng đồng và đối tác địa phương để hỗ trợ khôi phục và đổi mới sau COVID-19 đại dịch.

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Emma Lowry
44-011-584-67156

Thông tin thêm có sẵn từ Salvatore La Cavera III trên

@UoNPressOffice

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: