Usos biomédicos de Biophotonics

Biophotonics es la ciencia de producir y los fotones o la luz que utilizan a la imagen, determinan, y los materiales biológicos del ingeniero. Es la integración de cuatro tecnologías importantes: biotecnología, laseres, photonics, y nanotecnología. Los usos biomédicos del biophotonics incluyen acciones recíprocas livianas en remedio y biología con el propósito de atención sanitaria.

Biophotonics diagnóstico

El biophotonics diagnóstico se utiliza para descubrir enfermedades en sus escenarios iniciales antes de que los síntomas médicos reales ocurran en pacientes. Usando la óptica, el biophotonics diagnóstico ofrece varias ventajas de detectar y de la proyección de imagen en el nivel molecular y también cerco los datos multidimensionales para la evaluación. Las tecnologías basadas en luz son generalmente contacto-libres con menos efecto sobre la integridad de temas humanos y, por lo tanto, se pueden aplicar fácilmente in situ.

  • El marcar con etiqueta óptico: Las proteínas, las células, la DNA, y los tejidos se marcan con etiqueta con las etiquetas ópticas y se mide su incandescencia o fluorescencia; también, según la situación patológica o fisiológica se analizan los cambios.
  • Visualización de estructuras complejas: La tecnología láser avanzada ha aumentado la proyección de imagen de las estructuras retinianas de la vasculatura y de otros nervios ópticos para ofrecer la diagnosis exacta de enfermedades oculares. Observando las modificaciones el ocurrir en capilares oculares, la diagnosis de desordenes vasculares comunes se habilita.
  • Diagnosis nivelada celular: Las tecnologías ópticas sofisticadas que implican los laseres, y los usos fotónicos y biophotonic en remedio ofrecen ayuda en la observación y determinar de la bioquímica celular y de sus funciones, de integridad del órgano, y de las características de tejidos.
  • Endoscopios ópticos: En usos médicos, la combinación de fibras ópticas y de endoscopios se utiliza para menos proyección de imagen y cirugía invasores de órganos internos. La luz laser con intensidad de alto nivel se entrega usando una fibra óptica a una región interna de la carrocería, por ejemplo, para suprimir tumores.

© Thomas Klee/Shutterstock.com

Biophotonics terapéutico

Los usos de la luz incluyen el tratamiento de enfermedades alterando procesos biológicos. La luz es utilizada para modificar las funciones celulares fotoquímico y quitar tejidos por proceso fotomecánico o fototérmico.

  • Contacto térmico: En este método, el calor es producido por la luz laser de alta energía, que se utiliza para romper los tejidos y, por lo tanto el impacto principal de la luz laser es fototérmico. La reacción a la luz laser del tejido del objetivo depende del fragmento del aumento en el contenido del temperatura y en agua en ese tejido específico.
  • Bioimaging: Ésta es la técnica de proyección de imagen no invasor que visualiza procesos biológicos en tiempo real. Esta técnica tiene como objetivo el bajar del impacto de procesos celulares tanto cuanto sea posible. Con bio-proyección de imagen, los niveles del ión o del metabilito de procesos moleculares se cuantifican. Los últimos progresos en bio-proyección de imagen incluyen microscopia de la excitación de la fluorescencia de la transferencia y del dos-fotón de energía de resonancia de la fluorescencia. Las imágenes que se reconstruyen en ambos 2.os y 3D han aumentado la visualización efectiva de los procesos y de los modelos de la enfermedad.
  • Photobiostimulation: El proceso de activar las células o los organismos vivos por la radiación de laser se conoce como biostimulation. El laser de la intensidad reducida y el diodo electroluminoso son utilizados ampliamente en diversos aspectos por los dermatólogos, los dentistas, y los cirujanos. Estas radiaciones de laser son ciclón movido por motor y no generan el calor que puede romper tejidos biológicos. Ascienden un efecto de curado por la penetración profunda en los tejidos, habilitando la progresión del efecto fotoquímico.
  • Tomografía óptica de la coherencia (OCT): Este método puede ofrecer proyección de imagen óptica de alta resolución escritura de la etiqueta-libre con una frecuencia de muestreo más alta de la evaluación intraoperativa. OCT es una tecnología que se convierte rápida con la capacidad de influenciar muchos campos de la biología humana y del remedio clínico. Es análogo al ultrasonido en el cual la luz reflejada se descubre en vez de sonido. Puede ser utilizado en el funcionamiento de biopsias ópticas generando las imágenes que son similares a las secciones histológicas sin ningún retiro o borrar de tejidos. OCT se utiliza potencialmente en el estudio de diversos tumores y también se aplica como cirugía intraoperativa en cáncer de pecho.

Usos en el campo de la investigación

La investigación en biophotonics tiene como objetivo el perfeccionar de detectar y de las técnicas de proyección de imagen ópticas para estudiar la estructura y la función de células o del tejido en los niveles microscópicos y nanoscopic.

  • Espectroscopia: La espectroscopia se ocupa del estudio de la relación entre la energía y la materia emitidas. Una radiación electromágnetica es un espectro que es emitido o absorbido por una muestra. Esto se ha clasificado en diversos tipos tales como fluorescencia, infrarrojo, ultravioleta, de resonancia magnética nuclear, amortiguación, y espectroscopia en masa. La espectroscopia de Raman es un método el dispersar basado en el efecto de Raman. En Raman que dispersa, la diferencia de la energía produce una excitación vibratoria molecular.
  • Photomechanics: Los análisis fotomecánicos se basan en la óptica usada para estudiar las propiedades del gradiente en materiales biológicos. También se utiliza para examinar el lazo entre la tensión y la deformación mecánicas en la estructura del esmalte dental de la raíz. Las partículas sensibles a la luz en soluciones o macizo del polímero experimentarán una conversión de la luz a la energía mecánica llamada contracción de la foto.
  • Sensores de la fibra óptica: Esta técnica se ocupa de la teledetección de pliegos de condiciones físicos y químicos. Enfocando la luz en la parte central y dirigiendo a una muestra, se obtiene la información analítica. Las señales ópticas se reflejan detrás a través de las mismas fibras y se calcula la intensidad. Se valida ampliamente en descubrir los analitos clínicos y bioquímicos, e.g., metabilitos, immunoproteins, enzimas, y electrólitos del suero. Los sensores que reaccionan a estos parámetros a menudo se llaman los biosensores.

Fuentes

  1. http://globalresearchonline.net/journalcontents/v21-1/60.pdf
  2. http://biophotonics.illinois.edu/sites/default/files/SPIE-Newsroom-IntraOp-OCT.pdf
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4207253/
  4. http://microscopy.berkeley.edu/courses/TLM/fluor_techniques/FRAP.html
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4126803/
  6. http://www.ramauniversityjournal.com/pdf_dec2016/2016;3(4);11-18.pdf
  7. https://web.stanford.edu/~palanker/publications/retinal%20chip%20SPIE%202005.pdf

[Lectura adicional: Biophotonics]

Last Updated: Feb 26, 2019

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