ذرات لیزری قابل جاسازی، کلید تصویربرداری نانو توسط دانشمندان دانشگاه هاروارد و MIT




ذرات لیزری قابل جاسازی، کلید تصویربرداری نانو توسط دانشمندان دانشگاه هاروارد و MIT

جمعی از دانشمندان دانشگاه MIT، بیمارستان MGH و دانشگاه علوم پزشکی هاروارد، تکنیک تصویربرداری جدیدی را ابداع و توسعه داده‌اند. در این تکنیک با استفاده از ذرات لیزری[1] جاسازی شده‏ ی ریز، نور گسیلی لیزر، بافت چگال را تحت تابش قرار می‏دهد. تفکیک‏ پذیری تصاویر حاصل از این تکنیک نسبت به میکروسکوپ‏های فلئورسانس 6 مرتبه بیشتر است.
تفکیک‏ پذیری نوری در میکروسکوپ‏های استاندارد به دلیل محدودیت پراش در حد طول‏ موج نور و نهایتاً در حد چند صد نانومتر، محدود می‏شود. برخی از تکنیک‏های تصویربرداری می‏توانند بر حد پراش غلبه کنند، به طور مثال میکروسکوپ‏های هم‏کانون لیزری[2] که بافت نمونه را توسط لکه ‏ای به قطر کمتر از طول‏موج در یک لحظه با فلئورسانس تحریکی ناشی از رنگ‏های تزریقی روشن می‏کنند. هر چند در روبش بافت‏های ضخیم، گسیل از دیگر مؤلفه ‏های سلول حساسیت چنین روش‏هایی را کاهش می‏دهد.
این تکنیک‏ تصویربرداری جدید با به کارگیری سیستم‏ نانو سیم‌های پراوسکیت یدید سرب با طول 3 تا 7 میکرومتر و پهنای 300 تا 500 نانومتر، بر این محدودیت‏ها غلبه کرده است. طبق مقاله‏ ای که در APS Physics چاپ شده است، این ماده مانند یک لیزر نیمه‏ هادی عمل کرده که می‏تواند با نور سبز پمپاژ و در طول‏موج nm 775 گسیل لیزری داشته باشد.
زمانی که باریکه‏ ی پروب با پهنای µm 2/5 با نانوسیم ها برخورد می‏کند، نور فلئورسانس پراکنده‏ ای منتشر می‏شود؛ اما اگر نانوسیم­ ها در آستانه لیزدهی مشخصی تنظیم شده باشند، ذرات با شدت بیشتری نور گسیل می‏کنند در نتیجه تشخیص آنها از نور زمینه امکان‏پذیر است. طبق نتایج تیم تحقیقاتی، تصاویر حاصل از این روش می‏تواند تفکیک‏پذیری تا 6 مرتبه بیشتر از تصاویر حاصل از میکروسکوپ‏های فلئورسانس داشته باشد.
به گفته‏ی آقای Sangyeon Cho (دانشجوی فارغ‏التحصیل دانشگاه MIT و سرگروه تیم تحقیق) در مقاله‏ ی MIT News،"اگر تفکیک‏پذیری میکروسکوپ‏فلئورسانس µm 2 باشد، با استفاده از این روش، تفکیک‏پذیری nm 300 قابل دستیابی است؛ یعنی حدوداً 6 مرتبه بهبود نسبت به میکروسکوپ‏های معمولی. این ایده بسیار ساده و در عین حال مفید است و در بسیاری از کاربردهای تصویربرداری مختلف قابل کاربرد است".
دانشمندان فعلاً به صورت تئوری کشف کرده اند با استفاده از روش میکروسکوپی LASE[3]، دربافت زنده می‏توانند از لایه ‏های بافت هدف یا نقاط خاص با جاسازی ذرات لیزری تصویربرداری کنند.
محققین اظهار کرده‌اند که تنها آن دسته از ذراتی که باریکه روی آنها متمرکز شده، به اندازه‏ی کافی نور یا انرژی جذب کرده و به عنوان لیزر روشن می‏شوند. سایر ذرات که خارج از مسیر باریکه هستند، انرژی کمتری جذب کرده و تنها نور فلئورسانس تابش می‏کنند. محققین انتظار دارند که به کارگیری این روش در بافت‏های زنده، که در حالت عادی نور در آنها به اطراف پراکنده می‏شود و تفکیک‏پذیری را از بین می‏برد، بسیار مفید باشد زیرا با استفاده از ذرات لیزری، نقاط محدودی نور لیزر را انتشار داده و بنابراین نسبت به نور زمینه قابل تشخیص هستند و در نتیجه تفکیک‏پذیری مناسبی قابل دستیابی است.
امید است در آینده ذرات لیزری تا اندازه ‏ای کوچک ساخته شوند که در آزمایش‏های پزشکی قابل تزریق، کاشت و یا بلعیدن باشند. این ذرات می‏توانند درون بدن به ارگان‏ها یا تجمع پروتئین‏های درون سلول‏ها متصل شده و تصویربرداری با تفکیک‏پذیری nm 10 را از این ساختار امکان‏پذیر سازند. در این صورت سلول مانند لیزر می‏درخشد و به عنوان یک منبع نوری داخلی عمل می‏کند.
 
Source:
 
 

[1]Laser particles
[2]Laser Confocal Microscopy
[3]Laser particle Stimulated Emission

منبع : www.photonicsonline.com      1395/9/9 10:28