Gli scienziati dell'Università di Nottingham hanno sviluppato un sensore di immagine unico nel suo genere progettato per essere dispiegato all'interno del corpo umano per generare mappe tridimensionali di strutture cellulari.
Il dispositivo prototipo, che combina laser e onde sonore in fibra ottica non più spessa di un capello umano, può essere utilizzato con endoscopi standard per rilevare anomalie nelle cellule che indicano il cancro.
Descritto come il primo trasduttore ecografico a fibra ottica al mondo sviluppato da un team dell'Università di Nottingham, è stato concepito come una soluzione clinica ad alcuni degli svantaggi associati all'imaging cellulare. Al giorno d'oggi, ciò richiede strumenti scientifici grandi e complessi nei laboratori di ricerca e spesso utilizza etichette fluorescenti realizzate con sostanze chimiche che, in dosi sufficientemente elevate, possono rappresentare un pericolo per le cellule umane.
"I metodi per misurare la rigidità delle cellule tumorali sono stati implementati utilizzando microscopi da laboratorio, ma questi potenti strumenti sono ingombranti, immobili e non si adattano all'ambiente clinico del paziente", afferma il membro del team Salvatore La Cover.
Il nuovo sensore di immagine è dotato di una coppia di laser, uno dei quali viene convertito in particelle sonore ad alta frequenza chiamate fononi utilizzando uno strato metallico all'estremità della fibra. Questi fononi vengono pompati nel tessuto circostante, che disperde le onde sonore, che poi entrano in collisione con un secondo laser. Analizzando queste collisioni, il sistema può ricreare visivamente la forma di un'onda sonora viaggiante, che può rivelare le caratteristiche benefiche delle cellule che ha attraversato.
Soprattutto, questo include sia la geometria che la rigidità. Quindi il team sta confrontando il loro nuovo strumento con il modo in cui i medici possono percepire fisicamente anomalie e rigidità sotto la pelle, che potrebbero indicare il cancro.
Tuttavia, il nuovo sensore a ultrasuoni può creare una mappa tridimensionale che mostra la rigidità e le caratteristiche spaziali delle strutture misurate su scala nanometrica, con immagini simili o anche più dettagliate di quelle di un microscopio.
Il minuscolo dispositivo di imaging può essere collegato a una singola fibra ottica o integrato in fasci da 10 a 20.000 fibre utilizzati negli endoscopi convenzionali, affermano gli scienziati. Questi dispositivi sono costituiti da tubi sottili dotati di lampade e telecamere che possono essere inseriti nel corpo per cercare segni di malattia e il team spera che combinandoli con il loro nuovo sensore, apriranno nuove possibilità nella diagnostica clinica.
"Riteniamo che la capacità del sistema di misurare la rigidità del campione, la biocompatibilità e il potenziale endoscopico quando si accede alla nanoscala sia ciò che lo distingue dagli altri", affermano i ricercatori. “Queste caratteristiche ottimizzano la tecnologia per misurazioni future all'interno del corpo; verso l'obiettivo finale della diagnostica minimamente invasiva al punto di cura. "
Il team sta attualmente esplorando il potenziale del proprio strumento nell'imaging di cellule e tessuti, ma può anche essere utilizzato per ispezionare le superfici e caratterizzare i materiali.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Light: Science & Applications.
2021-05-04 17:10:42
Autore: Vitalii Babkin