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首页>vwinchina德赢>全球首个用于未来纳米级疾病诊断的光纤超声成像探针

由声子探测系统绘制的微观物体三维映射的概念艺术。这种光纤的顶端有一层金属层,可以将红色的激光射入标本中
由声子探测系统绘制的微观物体三维映射的概念艺术。这种光纤的顶端有一层金属层,可以将红色的激光射入标本中

抽象的:
诺丁汉大学(University of Nottingham)的科学家开发了一种超声波成像系统,可以安装在一根发丝般细的光纤尖端,并将其插入人体,以3D方式显示细胞异常。

世界上未来纳米级疾病诊断的第一种光纤超声波成像探头

发布于2021年4月30日

这项新技术产生了微观和纳米分辨率的图像,有朝一日将帮助临床医生检查居住在人体难以到达的部位(如胃肠道)的细胞,并为从胃癌到细菌性脑膜炎等疾病提供更有效的诊断。

该技术提供的高水平性能目前只能在最先进的研究实验室中使用大型科学仪器,而这种紧凑的系统有潜力将其带入临床环境,以改善患者护理。

这项由工程和物理科学研究委员会(EPSRC)资助的创新还减少了对传统荧光标签的需求——在显微镜下检查细胞生物学的化学物质——这种物质在大剂量时可能对人体细胞有害。

这一发现被发表在一篇新论文中,题为《用纤维探针进行3D声子成像》,发表在《自然》杂志《光:科学与应用》上。

论文作者、来自诺丁汉大学光学与光子学研究组的EPSRC博士奖研究员Salvatore La Cavera谈到超声波成像系统时说:“我们相信,它能够测量标本的硬度、生物相容性和内窥镜的潜力,所有这些都可以在纳米尺度上进行,这是它与众不同的地方。”这些特点为将来在体内进行测量奠定了基础;实现微创护理点诊断的最终目标。”

目前在原型阶段,非侵入性成像工具,被研究人员称为“声子探测器”,可以插入到标准的光学内窥镜,这是一个细管与一个强大的光线和相机在导航到体内发现,分析,和操作癌变组织,在许多其他疾病中。光学和声子技术的结合可能是有利的;加快临床工作流程,减少病人的侵入性检测程序。

3D映射能力

正如医生可能会对可能表示肿瘤的皮肤下的组织中的细胞中的异常“僵硬”进行体检,那么声子探针将把这个'3D映射'概念带到蜂窝水平。

通过在空间中扫描超声波探头,它可以再现在样本表面和下方的微观结构的刚度和空间特征的三维图(例如组织);它使其具有与大规模显微镜等小物体相像的电源,以及与超声波探头等物体的对比度。

“能够测量肿瘤细胞是否僵硬的技术已经通过实验室显微镜实现,但这些强大的工具是笨重的,不移动的,不适应面对患者的临床环境。内窥镜技术中的纳米级超声波技术有望实现这一飞跃。”Salvatore La Cavera补充道。

它是如何工作的

新的超声成像系统使用两个激光器发出短脉冲,以刺激并检测样品中的振动。其中一个激光脉冲由一层金属层吸收 - 一种纳米换能器(通过将能量从一种形式转换为另一个形式的能量) - 制造在纤维尖端上;导致高频声子(声音粒子)泵入样品的过程。然后第二激光脉冲与声波碰撞,该过程称为布里渊散射。vwin徳赢官网通过检测这些“碰撞”激光脉冲,可以在视觉上重建和显示行驶声波的形状。vwin徳赢官网

检测到的声波对有关材料刚度的信息,甚至vwin徳赢官网是其几何形状。诺丁汉团队是第一个使用脉冲激光器和光纤来展示这种双能力的人。

成像设备的功率通常是由系统所能看到的最小物体,即分辨率来衡量的。在二维空间中,声子探测器可以“分辨”1微米量级的物体,类似于显微镜;但在第三维(高度)中,它提供了纳米尺度的测量,这对光纤成像系统来说是前所未有的。

未来的应用程序

在本文中,研究人员表明,如在常规内窥镜中使用的,该技术与单个光纤和成像束的成像束(直径为1mm)的10-20,000纤维相容。

因此,通过从样本的多个不同点收集刚度和空间信息,可以常规地获得更高的空间分辨率和广阔的视野,而不需要移动设备——这将一种新的声子内窥镜带到了可及范围内。

除了临床医疗保健,精密制造和计量等领域也可以使用这种高分辨率工具进行表面检查和材料表征;对现有科学仪器的补充或替代测量。3D生物打印和组织工程等新兴技术也可以利用声子探针作为内联检查工具,将其直接集成到打印针的外径上。

接下来,该团队将与诺丁汉消化疾病中心和诺丁汉大学生物物理、成像和光学科学研究所合作,开发一系列生物细胞和组织成像应用;目的是在未来几年创造一个可行的临床工具。

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关于诺丁汉大学
诺丁汉大学是一个具有骄傲遗产的研究 - 密集型大学,始终如一地排名世界前100名。在诺丁汉大学的学习是一种不断变化的生活经验,我们为解锁我们学生的潜力而自豪。我们有一个开拓精神,在我们的创始人Jesse Boot的愿景中表达,我们看到我们在建立中国和马来西亚建立校园的方向 - 一部分是全球相关的教育网络,研究和工业参与网络。该大学最先进的设施和包容性和残疾运动规定反映在其时期和周日时代熟悉大学指南2021年度体育大学的地位。根据REF 2014,我们在英国排名第八。我们有六个标志的研究卓越,帮助改变生活并改变世界;我们也是一名主要雇主和行业合作伙伴 - 本地和全球。与诺丁汉特伦特大学一起,我们引领诺丁汉倡议的大学,这是一个开拓合作,汇集了诺丁汉两个世界级大学的综合力量和公民任务,正在与当地社区和合作伙伴合作,以帮助在Covid-19之后恢复和更新大流行病。

欲了解更多信息,请点击在这里

联系人:
艾玛·洛瑞

44-011-584-67156

更多信息可从Salvatore La Cavera III获得

@UonPressOffice.

版权所有©诺丁汉大学

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