میکروسکوپ چند فوتونی تصویربرداری بیولوژیکی سه بعدی قابل حمل را امکان پذیر می کند

طراحی موبایل با اسکن لیزری داخلی، بینش‌های کلیدی را در مورد نمونه‌های بافت حیوانی ارائه می‌دهد و پنجره‌ای را به سیستم‌های انسانی برای کمک به راهنمایی درمان ارائه می‌دهد.

برای چندین دهه، میکروسکوپ نوری مکانیسمی را برای تصویربرداری از سلول ها و بافت ها برای اهداف تحقیقات سرطان، آسیب شناسی دیجیتال و مطالعه مغز فراهم کرده است.

نمونه ها معمولاً در مقاطع یخ زده مطالعه می شوند. اکثر این سیستم‌ها از میکروسکوپ کانفوکال و تحریک تک فوتون، معمولاً از منبع نور موج پیوسته، برای بررسی نمونه استفاده می‌کنند.

میکروسکوپ مولتی فوتونی زمانی استفاده می‌شود modeller که رزولوشن عمقی و سطح سلولی برای حفظ تصویر بافت در محیط اصلی آن مورد نظر باشد.

در میکروسکوپ های چند فوتونی اسکن لیزری، نور یک لیزر فوق سریع به شدت متمرکز شده و با استفاده از آینه های سریع در سراسر نمونه اسکن می شود. یک تصویر با تشخیص شدت سیگنال فلورسانس در هر نقطه و نقشه برداری فضایی با کمک نرم افزار کامپیوتری ایجاد می شود.

منبع تحریک و اجرای تشخیص سیگنال برای تصویربرداری بیولوژیکی، سهولت استفاده و زمان کارکرد ابزار بسیار مهم هستند. میکروسکوپ مولتی فوتونی از یک پرتو لیزر بسیار متمرکز در محدوده مادون قرمز نزدیک (NIR)، معمولاً بین 780 تا 1300 نانومتر، برای تولید اثرات نوری غیرخطی بر اساس برهمکنش فوتون‌های متعددی که به طور همزمان به یک مولکول می‌رسند، استفاده می‌کند. بنابراین، شدت سیگنال تولید شده به صورت خطی با تعداد فوتون‌های تابیده شده افزایش نمی‌یابد، بلکه با توان مربع (برای جلوه‌های دو فوتون) یا قدرت سوم (برای اثرات سه فوتون) افزایش می‌یابد. این پدیده به یک حجم بسیار فشرده متمرکز در صفحه تمرکز محدود می شود و سطح مقطع جذب از مواد اطراف را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. علاوه بر این، استفاده از طول‌موج‌ها در محدوده 3d منجر به پراکندگی کمتر در بافت می‌شود و عمق نفوذ بالاتری را در مقایسه با تکنیک‌های کانفوکال خطی معمولی ایجاد می‌کند. این اجازه می دهد تا برش سه بعدی با نور سفید و سمیت نوری کمتری که تکنیک های تک فوتون را آزار می دهد، انجام دهد.

حتما بخوانید:
لوله پلیکا زنگ نمیزند و پوسیده نمیشود

اندازه گیری زمان واقعی و دوره طولانی امکان پذیر است – به عنوان مثال، در آزمایش های مطالعه حیوانات زنده و درگیری با هدف دارو. یکی از نمونه‌های برجسته استفاده از میکروسکوپ چند فوتونی اسکن لیزری، تصویربرداری از عمق مغز حیوانات (شکل 1d) با استفاده از نشانگرهای استاندارد مانند GCaMP است.      یک نشانگر کلسیم با برچسب فلوروفور و اصلاح ژنتیکی شده است که به خروج یون‌های کلسیم (Ca2+) پاسخ می‌دهد که نشان‌دهنده فعالیت عصبی است. عمق نفوذ بیشتر همراه با آسیب نوری کمتر از مزایای استفاده از میکروسکوپ مولتی فوتونی اسکن لیزری برای نمونه‌های سه بعدی زنده یا ثابت مانند مغز، جنین، اندام‌های زنده یا حیوانات، یا برای کاربردهای آزمایشگاهی مانند کروی‌ها یا ارگانوئیدها است.

با افزایش کاربردهای میکروسکوپ چند فوتونی، تقاضا برای ابزاری با کاربری آسان، قابل حمل و چندوجهی برای انطباق با هر فضای کاری داخلی افزایش می یابد. یک سیستم ایده‌آل باید نتایج باکیفیت تولید کند و داده‌های با حجم بالا را به سرعت پردازش کند و در عین حال یک گردش کار قدرتمند برای صرفه‌جویی در زمان ارائه دهد. همچنین، توانایی انجام تجزیه و تحلیل چندوجهی در همان منطقه مورد علاقه بدون ناراحتی انتقال نمونه به سیستم دیگر، محتوا را به حداکثر می‌رساند و بینش مکمل قدرتمندتری را ارائه می‌دهد.

دستگاه های مستحکم و آماده برای صنعت که می توانند برای تحقیقات بالینی مورد استفاده قرار گیرند و قادر به کار در هر محیط داخلی هستند، احتمالاً آینده میکروسکوپ چند فوتونی اسکن لیزری هستند. سیستم های تجاری موجود فاقد چابکی و تحرک برای استفاده در خارج از آزمایشگاه هستند. سر اسکن (شامل اپتیک های هدایت پرتو) و طراحی منبع لیزر فوق سریع برای عملکرد کلی و قابلیت استفاده میکروسکوپ بسیار مهم است. اکثر سیستم ها این دو جزء را از هم جدا می کنند و معمولاً توسط تامین کنندگان جداگانه تولید می شوند.

حتما بخوانید:
پیشنهاد ما به شما کمدا است

استاندارد صنعت برای سیستم لیزر فمتوثانیه تقریباً 40 سال است که فناوری لیزر تیتانیوم: یاقوت کبود (Ti:Sapphire) بوده است. عملکرد این سیستم ها بسیار پیچیده است و معمولاً به یک متخصص آموزش دیده نیاز دارد و خطر ایمنی قابل توجهی دارد. آنها به یک میز نوری بزرگ، منبع آب سرد و زیرساخت های ویژه نیاز دارند و شکننده هستند. اندازه و وزن و میزان انرژی مصرفی آنها باعث می شود که برای اکثر کلینیک ها نامناسب باشند و حمل و نقل آنها غیرممکن باشد. محققان بالینی به یک میکروسکوپ چندوجهی قابل حمل و کلید در دست نیاز دارند که بتواند در هر محیط داخلی گنجانده شود تا برای اکثر کارکنان قابل استفاده باشد.

طراحی یک میکروسکوپ مولتی فوتونی اسکن لیزری فوق‌العاده منعطف برای تصویربرداری in vivo بر روی قسمت جلویی و طراحی لیزری بسیار انعطاف‌پذیر است. توانایی مانور دادن آسان روی سر اسکن برای امکان سازگاری با انواع مختلفی از تنظیمات، از اسلاید گرفته تا حتی موش‌های زنده، کلیدی است. طراحی سر اسکن برای قادر ساختن میکروسکوپ برای سازگاری تقریباً با هر آزمایشی بسیار مهم است.

منابع: diseñador 3d

دیدگاهتان را بنویسید