სიახლეები
მეცნიერებმა ნოტინგჰემის უნივერსიტეტში შექმნეს ულტრაბგერითი გამოსახულების მიმღები სისტემა, რომელიც შეიძლება განთავსდეს თმის ღერის სისქის ოპტიკური ბოჭკოს წვერზე და შეიძლება შეიყვანონ ადამიანის სხეულში, რომ მიიღონ უჯრედების 3D გამოსახულებები.
ახალი ტექნოლოგია იძლევა მიკრო და ნანო გარჩევადობის გამოსახულებებს, რომელიც მომავალში დაეხმარება კლინიკებს რათა გამოიკვლიონ უჯრედები რთულად მიღწევად ადგილებში, როგორიცაა მაგალითად კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი და გვთავაზობს სხვადასხვა დაავადებების მეტად ეფექტურ დიაგნოსტირების საშუალებას, დაწყებული კუჭის კიბოთი, დამთავრებული ბაქტერიული მენინგიტით.
ინოვაცია ასევე ამცირებს ჩვეულებრივი ფლუორესცენტული მარკერებისთვის საჭირო ქიმიური ნივთიერებების გამოყენების საჭიროებას, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება უჯრედის ბიოლოგიის მიკროსკოპის ქვეშ შესასწავლად, რომელთა დიდი დოზებიც შეიძლება ადამიანისთვის საზიანო აღმოჩნდეს.
კვლევის შედეგები 2021 წლის 27 აპრილს გამოქვეყნა ჟურნალმა Light: Science & Applications სათაურით: „3D ფონონური გამოსახულებები ბოჭკოვანი ზონდით“.
სტატიის ერთერთმა ავტორმა Salvatore La Cavera ულტრაბგერითი ვიზუალიზაციის სიტემაზე თქვა: „ჩვენ გვჯერა სისტემის შესაძლებლობის განსაზღვროს ნიმუშის სიმკვრივე, ასევე მისი ბიოლოგიური თავსებადობის და ენდოსკოპიური პოტენციალის, თანაც ნანო-მასშტაბებზე. ეს მახასიათებლები ქმნის ტექნოლოგიას, რომელის გამოყენებით შეიძლება ჩაატარედეს გაზომვებს ადამიანის სხეულის შიგნით, იმ უმნიშვნელოვანესი მიზნის მისაღწევად, რომ კლინიკებში დიაგნოსტირება მოხდეს მინალური ინვაზიურობით.“
ამჟამად არსებული არაინვაზიურ ვიზუალიზაციურ ხელსაწყოს პროტოტიპს, რომელსაც მკვლევარები უწოდებენ ფონონურ ზონდს, შეუძლია ჩაჯდეს სტანდარტულ ოპტიკურ ენდოსკოპში, რომელიც წარმოადგენ წვრილ მილს ბოლოში ძლიერი ნათურით და კამერით, რომლებიც გამოიყენება სხეულში მრავალი დაავადების, მათ შორის კიბოს ქსოვილების შესასწავლად. ოპტიკური და ფონონური ტექნოლოგიების კომბინაციამ შესაძლოა დააჩქაროს კლინიკური სამუშაოები და შეამციროს პაციენტებისთვის საჭირო ინვაზიური ტესტების რაოდენობა.
ამჟამად მედიკოსებს შეუძლიათ ანომალური სიმკვრივის ქსოვილიების აღმოჩენა კანქვეშ, რომელმაც შეიძლება მიუთითოს სიმსივნეზე. ფონონურ ზონდს კი ამის გააკეთება შეეძლება ‘3D ვიზუალიზაციის’ გამოყენებით უჯრედოვან დონეზე.
ულტრაბგერით ზონდს შეუძლია შექმნას ნიმუშის (ანუ ადამიანის ქსოვილის) სიმკვრივის განაწილების სამ-განზომილებიანი რუქა, როგორც მის ზედაპირზე, ასევე ზედაპირის ქვეშ. ეს ხერხდება მაღალი გარჩევადობის მიკროსკოპიის და ულტრაბგერითი ზონდირების მონაცემების შეჯერებით.
„სიმსივნური უჯრედის სიმკვრივე შესაძლებელია განისაზღვროს ლაბორატორიული მიკროსკოპებით, მაგრამ ეს ხელსაწყოები არიან რთული, არა მობილური და მოუხერხებელი კლინიკური გამოყენებისთვის,“ ამატებს Salvatore La Cavera.
ახალი ულტრაბგერითი ვიზუალიზაციის სისტემა იყენებს ორ ლაზერს, რომლებიც ასხივებენ მოკლე იმპულსებს, რათა მოახდინონ ნიმუშში ვიბრაციების გამოწვევა და მერე მათი დაფიქსირება. ერთ-ერთი ლაზერის პულსები შთაინთქმება მეტალის პატარა ფირფიტის, ნანო-გადამყვანის მიერ (მუშაობს ენერგიის ერთი ფორმის მეორეში გარდაქმნაზე), რომელიც განთავსებულია ბოჭკვანი კაბელის წვერზე. ამ პროცესის საშუალებით ხდება მაღალი სიხშირის ფონონების გაჩენა ნიმუშში. ამის შემდეგ მეორე ლაზერის პულსები ასხივებს ამ ბგერით ტალღებს და ხდება ბრილუენის გაფანტვა. გაფანტული ლაზერის პულსების ანალიზით კი შეიძლება უკვე ნიმუშში გამავალი ულტრაბგერის ფორმის აღდგენა და მისი ვიზუალიზაცია.
ამოცნობილი ბგერითი ტალღები შეიცავენ კოდირებულ ინფორმაციას ნიმუშის სიმკვრივეზე და მის ფორმაზეც კი. ნოტინგჰემის უნივერსიტეტის გუნდი პირველი იყო ვინც მოახდინა ლაზერის პულსების და ოპტიკური ბოჭკოების ერთდროული გამოყენების დემონსტრაცია.
გამოსახულების მიმღები მოწყობილობის სიმძლავრე, როგორც წესი, ისაზღვრება ყველაზე მცირე ობიექტების ზომით რომელთა დანახვაც სისტემას შეუძლია, ანუ გარჩევის უნარიანობით. ორ განზომილებაში ფონონურ ზონდს შეუძლია დაგვანახოს 1 მიკრო-მეტრის ზომის ობიექტები, ისევე როგორც მიკროსკოპს; მაგრამ მესამე განზომილებისთვის (სიმაღლისთვის) ის უზრუნველყოფს ნანო-მეტრების მასშტაბის გაზომვებს, რაც უპრეცენდენტოა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ვიზუალიზაციის სისტემისთვის.
სტატიაში მკვლევარები აცხადებენ, რომ ტექნოლოგია თავსებადია როგორც ერთადერთი ოპტიკური ბოჭკოსთვის, ისე 10,000-დან 20,000-მდე ბოჭკოების შეკვრისთვის (1 მმ დიამეტრის), როგორსაც იყენებენ ჩვეულებრივ ენდოსკოპებში. შესაბამისად, გამოსახულების უმაღლესი ხარისხის და ფართო ხედვის არის მიღწევა შესაძლებელია ერთდროულად მრავალი სხვადასხვა წერტილიდან ნიმუშის სიმკვრივის და სივრცული ინფორმაციის შეგროვებით, მოწყობილობის მოძრაობის გარეშე, რაც ქმნის ფონონური ენდოსკოპების ახალ კლასს.
მედიცინის გარდა ამ მაღალი ხარისხის მოწყობილობის გამოყენება შესაძლებელია სხვა სფეროებშიც, როგორიცაა წარმოება და მეტროლოგია, ზედაპირების შესწავლისთვის და მასალების დახასიათებისთვის უკვე არსებულ სამეცნიერო ინსტრუმენტებთან ერთად. მზარდ ტექნოლოგიებს, ისეთებს, როგორიცაა 3D ბიო-ბეჭდვა და ბიო-ქსოვილის ინჟინერია, შეუძლიათ ასევე გამოიყენონ ფონონური ზონდი კონტროლისთვის, მისი პირდაპირ საბეჭდი ნემსთან ინტეგრირებით.
მეცნიერები გეგმავენ იმუშავონ ტექნოლოგიის გაუმჯობესებასა და გამოყენებებზე ნოტინგჰემის საჭმლის მომნელებელი სისტემის დაავადებების ცენტრთან და ნოტინგჰემის უნივერსიტეტში არსებულ ვიზუალიზაციის და ოპტიკური მეცნიერებების ბიოფიზიკის ინსტიტუტთან ერთად, რათა შეიქმნას სრულყოფილი კლინიკური ხელსაწყოები ახალი ტექნოლოგიის გამოყენებით.
