為生物體內(nèi)的顯微成像開發(fā)的新技術(shù)

Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg(FAU)的生物技術(shù)專家，物理學(xué)家和醫(yī)學(xué)研究人員開發(fā)了用于生物體內(nèi)顯微成像的技術(shù)。微型多光子顯微鏡可以在未來用于內(nèi)窺鏡，激發(fā)身體自身的分子照射，使細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)成像，而無需使用合成造影劑。該研究結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在著名期刊“高級(jí)科學(xué)”上。

激光用于照射分子

通常需要在顯微鏡下檢查組織樣本以診斷疾病。這涉及例如使用結(jié)腸鏡檢查來采集這些樣本，并且應(yīng)用造影劑以有效地區(qū)分不同類型的組織。FAU的生物技術(shù)專家，物理學(xué)家和醫(yī)學(xué)研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種可以大大簡(jiǎn)化結(jié)腸和其他器官檢查的過程。他們將多光子顯微鏡小型化到能夠用于內(nèi)窺鏡的程度。醫(yī)學(xué)生物技術(shù)主席Oliver Friedrich教授解釋說，多光子顯微鏡以極高的強(qiáng)度發(fā)出聚焦激光脈沖，時(shí)間極短。在這個(gè)過程中，兩個(gè)或多個(gè)光子與身體中的某些分子同時(shí)相互作用，然后使分子發(fā)光。

多光子顯微鏡與傳統(tǒng)方法相比具有決定性的優(yōu)勢(shì)?；颊卟恍枰褂煤铣稍煊皠﹣韺?duì)結(jié)締組織部分進(jìn)行成像，因?yàn)樯眢w自身的標(biāo)記由于光子的激發(fā)而發(fā)光。此外，多光子激光深入細(xì)胞，例如進(jìn)入結(jié)腸壁，并提供活組織的高分辨率三維圖像，而傳統(tǒng)的結(jié)腸鏡檢查僅限于結(jié)腸表面的圖像。該程序可以補(bǔ)充活檢，甚至在某些情況下使它們變得多余。

便攜式設(shè)備中的多光子技術(shù)

多光子顯微鏡已經(jīng)在醫(yī)療應(yīng)用中使用，特別是在皮膚表面上。例如，皮膚科醫(yī)生使用它們來尋找惡性黑素瘤。在內(nèi)窺鏡檢查中使用這些顯微鏡的挑戰(zhàn)是技術(shù)組件的尺寸。FAU的研究人員現(xiàn)已成功地將整個(gè)顯微鏡和飛秒激光器安裝在一個(gè)緊湊的便攜式設(shè)備中。物鏡裝在一個(gè)32毫米長(zhǎng)的插管中，直徑為1.4毫米。可以電子調(diào)整焦點(diǎn)以改變光學(xué)穿透。棱鏡位于針的點(diǎn)上，允許側(cè)向觀察結(jié)腸，這意味著可以從相同位置制作組織的各種旋轉(zhuǎn)圖像。

多光子器官圖譜和病理學(xué)

在目前對(duì)小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)中，從激光器發(fā)出的光通過剛性系統(tǒng)傳輸。需要更多的研究將系統(tǒng)集成到內(nèi)窺鏡中。弗里德里希說，需要特殊的光子晶體光纖來引導(dǎo)激光脈沖。“此外，除了物鏡外，整個(gè)掃描機(jī)構(gòu)必須小型化，以便將其集成到柔性內(nèi)窺鏡中。”

多光子顯微內(nèi)窺鏡不僅可用于檢查結(jié)腸。它也可以用于身體的其他部位，例如口腔和喉嚨或膀胱。新方法的目的是使醫(yī)生能夠檢測(cè)器官細(xì)胞和細(xì)胞壁部分是否在千分尺上發(fā)生變化。因此可以限制復(fù)雜的染色過程和耗時(shí)的活組織檢查。弗里德里希教授的團(tuán)隊(duì)旨在為醫(yī)生提供一個(gè)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，提供多光子器官和各種疾病的“圖譜”。

該項(xiàng)目由FAU的新興農(nóng)田計(jì)劃(EFI)資助，該計(jì)劃于2010年成立。該計(jì)劃的目的是盡早為優(yōu)秀的研究項(xiàng)目提供靈活的資金。特別考慮跨學(xué)科項(xiàng)目。

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