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Biophotonics na biologia do tecido

Por Jeyashree Sundaram, MBA

Biophotonics é um campo multidisciplinar tornando-se que contrata as técnicas luz-baseadas funcionais à medicina e à ciência da vida.

Crédito: Fotos do CI/Shutterstock

Uma característica significativa deste campo é visualizando e de detecção pilhas e tecido. Isto envolve a injecção de marcadores fluorescentes, em um sistema vivo, para seguir a dinâmica de uma entrega da pilha e da droga.

A biologia do tecido envolve a análise da estrutura microscópica dos tecidos animais e humanos.  Isto é executado frequentemente examinando uma fatia fina do tecido sob uma luz ou um microscópio de elétron.

Esta análise inter-disciplinar da biologia e do photonics é utilizada para detectar, imagem, e governa componentes biológicos nos tecidos.

Processamento do laser do tecido por biophotons

Os mecanismos de várias interacções do tecido do laser para a remoção do tecido, a estaca, e a coagulação são utilizados extensamente para medidas cirúrgicas em diversas profissões clínicas principais tais como a odontologia, a oftalmologia, a ginecologia, a cirurgia do nariz e da garganta, a cirurgia da orelha, e a urologia.

Isto é inspirado pelo facto de que o domínio magnífico em parâmetros do laser permite procedimentos cirúrgicos ultra-precisos sem prejudicar os arredores do tecido regular. Além, a remoção e a estaca do tecido ocorrem em um muito de alta temperatura na cirurgia do laser.

Os vasos sanguíneos e os términos de nervo que foram cortados durante a cirurgia obtêm coagulados e resultado na perda de sangue mínima e na severidade aumentada da dor.

A vantagem principal dos lasers é que o transporte da radiação pode ser executado com flexível, fino, fibras ópticas aos órgãos internos endoscòpica com a dilaceração menor.

Aplicação de Biophotonics no campo da histologia

Sistema do laser com controle de sensor: Os sistemas controlados do laser do sensor são do foco no campo da terapia. Estes sistemas têm sido utilizados já em ensaios experimentais com tecidos vivos e seres humanos.

Podem igualmente ser utilizados para cálculos intraluminal e para a destruição de tecidos do tumor. A maioria de tumores são destruídos com a vaporização por fontes de laser diferentes e pela terapia fotodinâmica. O avanço dos sensores com fontes de laser para o tratamento do tecido maligno para a destruição eficiente, específica, e segura dos tecidos está sob a pesquisa.

imagem lactente Hyper-espectral (HSI): SEU, se não sabido como o espectrómetro da imagem lactente, é um procedimento em desenvolvimento para várias aplicações médicas, especificamente na cirurgia e no diagnóstico imagem-guiados das doenças.

SEU envolve a aquisição dos conjunto de dados (3-D) tridimensionais chamados hypercube, compreendendo uma dimensão espectral e duas dimensões espaciais. Ele igualmente auxílios na orientação e no diagnóstico cirúrgicos eficientes de doenças não invasoras.

A luz entregada aos tecidos biológicos está sujeitada à dispersão múltipla, quando propagar através do tecido, das estruturas e da absorção biológicas inhomogeneous na maior parte na melanina, na hemoglobina, e na água.

Sups-se que a dispersão, a fluorescência, e as propriedades da absorção do tecido variam enquanto a doença progride. Conseqüentemente, a luz transmitida, refletida, e fluorescente do tecido que foi capturado por SEU contem dados diagnósticos quantitativos sobre a patologia do tecido.

Recentemente, os avanços em técnicas da análise de imagem, a potência computacional, e as câmeras hyper-espectrais permitem a utilização de SEU em várias aplicações médicas.

Imagem lactente óptica difusa (DOI): Difunda a espectroscopia óptica (DOS) e a imagem lactente óptica difusa utiliza próximo-infravermelho (NIR) na extracção não invasora da informação espectral e espacial das estruturas subsuperficiais grossas do tecido.

As técnicas de DOI e de DOS estão sendo testadas em várias aplicações clínicas, especificamente no músculo, no peito, e nos tecidos de cérebro. Isto centra-se sobre a aplicação do DOS e do DOI para curar o cancro da mama.

As técnicas de DOI são classificadas em dois grupos: difunda a topografia óptica (técnica de DOI que fornece medidas topográficas) e difunda o tomografia óptico (a técnica de DOI que cria imagens tomográficas em 3-D).

Difunda a topografia óptica (DOT): Este tipo da topografia é usado monitora continuamente a função do cérebro nas áreas corticais.  O PONTO pode ser realizado como a topografia reconstruída e dirigir a topografia ou a espectroscopia próximo-infravermelha.

  • espectroscopia Próximo-infravermelha: Este é o método extensamente utilizado do PONTO. Nesta aproximação, os detectores e um grupo de fontes luminosas que são distribuídas espacial são posicionados sobre a superfície do alvo. As características da dispersão do tecido da amostra permitem os fotão próximo-IR de dispersar com ela. Uma parte destes fotão dispersados é detectada pelo detector que examina desse modo o volume difuso que existe entre duas posições.

Se as propriedades ópticas do tecido obtêm alteradas após um período de tempo, há umas possibilidades para que o fotão alcance o mesmo detector alterando a intensidade mensurável. Uma 2D série de dados topográfica pode ser construída medindo as mudanças entre cada grupo de uma fonte e detector.

  • Topografia reconstruída: adquirindo uma imagem de alta resolução das mudanças determinadas da absorção, uma reconstrução 3D da imagem é produzida. É feita geralmente através da detecção da distribuição apto da absorção, onde os dados medidos são combinados com os resultados da simulação de distribuições numerosas da absorção dentro da imagem 3D. Daqui, a gravação do sinal em várias distâncias entre a fonte e o detector é essencial.

Tomografia óptico difuso

Esta técnica utiliza um método que se assemelhe ao tomografia computorizada em reconstruir as imagens 3D. O tomografia óptico precisa a gravação da seqüência de medidas do tecido como executada na topografia reconstruída.

Contudo, há uma necessidade para obter medidas essenciais numerosas em construir a imagem 3D e este tem que ser adquirido dos vários ângulos.

Biophotonics poised to make major breakthroughs in medicine - Science Nation

Crédito: National Science Foundation/Youtube

Fontes:

[Leitura adicional: Microscopia]

Last Updated: Feb 26, 2019

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