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O óptico o mais atrasado e tecnologia laser na medicina indicada na reunião de FiO

Dos espaços que ajudam bebês prematuros a respirar às técnicas para os neurônios vivos da imagem lactente e corações batendo enquanto se tornam, o óptico e a tecnologia laser a mais atrasada que estão sendo distribuídos na medicina e as ciências biológicas estarão no indicador na reunião anual (OSA) da sociedade óptica, fronteiras no sistema ótico (FiO), que ocorre os 11-15 de outubro no hotel de Fairmont San Jose e no hotel de Sainte Claire em San Jose, Califórnia.

A informação no registo livre para repórteres é contida na extremidade desta liberação. os destaques da pesquisa dos Bio-sistemas óticos da reunião incluem:

  • Imagem lactente viva de um coração tornando-se
  • Espaço novo para ajudar bebês prematuros a respirar mais fácil
  • Cirurgia de Microfine com pulsos poderosos do laser
  • A câmara digital vê uma mente mais afiada
  • Depois das únicas moléculas nos neurônios vivos
  • Dobra de observação das proteínas

IMAGEM LACTENTE VIVA DO CORAÇÃO TORNANDO-SE DE A

Aproximadamente um de cada 100 bebês carregados nos Estados Unidos entra todos os anos o mundo com um defeito do coração. Embora há uma longa história de compreender a revelação e doenças cardiovasculares, diz Kirill Larin da universidade de Houston, é sabido muito pouco sobre a dinâmica do coração embrionário normal e anormal.

Há um meio século atraz, Richard Feynman disse que uma das maneiras as mais fáceis de compreender um processo biológico fundamental é “apenas olhar na coisa,” e para um processo altamente complicado como a revelação embrionária do coração e dinâmica, pode ser direito. Poder olhar um coração novo começar a bater e câmaras do formulário mostraria cientistas muito -- talvez mesmo revelando as causas desenvolventes de anomalias do coração e de outros defeitos congénitos. Mas olhar um embrião tornando-se em seu ventre é mais fácil dita do que feita. Os microscópios de fluorescência faltam a capacidade para penetrar a pele profundamente bastante à imagem um embrião. Os dispositivos médicos do ultra-som podem penetrar inteiramente, mas faltam a definição necessária revelar os detalhes de revelação.

Agora Larin e os colegas na faculdade de Baylor da medicina em Houston mostraram que pode os embriões vivos do rato da imagem cultivados fora do útero em fases diferentes da revelação. Usando uma técnica chamada tomografia óptico da coerência (OCT), podem visualizar a cardio- dinâmica adiantada e executar medidas da circulação sanguínea, mesmo das pilhas individuais. OUTUBRO trabalha irradiando a luz infra-vermelha nos tecidos embrionários e então bloqueando os fotão para trás-refletidos das profundidades diferentes dentro dos tecidos usando a interferometria da baixo-coerência. A técnica é similar à imagem lactente do ultra-som, mas produz umas imagens mais de alta resolução usando freqüências ópticas. Os pesquisadores demonstraram que podem imagem o coração em suas fases mais adiantadas, porque primeiramente começa bater e forma câmaras. Sua esperança é usar agora esta ferramenta para comparar como os corações se tornam nos ratos genetically manipulados que levam as mutações análogas àquelas que conduzem aos defeitos congénitos nos povos. (O papel FthV2, “imagem lactente embrionária mamífera adiantada em fases desenvolventes diferentes com tomografia óptico da coerência” se realiza no 4:30 P.m. quinta-feira 15 de outubro).

ESPAÇO NOVO PARA AJUDAR BEBÊS PREMATUROS A RESPIRAR MAIS FÁCIL

Os bebês carregados encontram prematuramente frequentemente difícil respirar no seus próprios. Podem exigir a intubação, a inserção de uma câmara de ar através do nariz ou a boca nos pulmões ainda-revelando mover dentro e para fora o ar. A intubação nos adultos tem uma taxa de êxito razoável -- para cima de 80 ou 90 por cento -- mas somente sobre a metade de primeiras tentativas de introduzir a câmara de ar suceda em bebês do baixo-nascimento-peso.

“O tamanho é diferente e a anatomia é diferente nos infantes,” diz o padeiro de Katherine do University of California, San Diego.

O padeiro está trabalhando com os pediatras no centro médico da universidade para criar uma parte de equipamento nova apropriada para infantes, um laringoscópio personalizado. Sua ponta acrílica centímetro-larga é inclinada para melhorar o guia a câmara de ar de respiração, um diodo luminescente (LED) ilumina a via aérea do bebê e uma câmera na extremidade ajuda profissionais médicos a manobrar a câmara de ar e a ensinar a outro como fazer o procedimento.

O grupo testou com sucesso um protótipo em um manequim e está trabalhando para criar uma segunda versão apropriada para testar nos ensaios clínicos. (O papel FthP3, do “fabricação projecto e do protótipo de um laringoscópio video Neonatal” se realiza no 2:15 P.m. quinta-feira 15 de outubro).

CIRURGIA DE MICROFINE COM PULSOS PODEROSOS DO LASER

Visar pilhas vivas com pulsos do laser foi uma técnica poderosa na biologia por um número de anos. Os lasers podem furos de perfurador nas membranas de pilha ou para cortar de uma parte de uma pilha fora de outra, revelando como as várias partes de uma pilha funcionam. Nos últimos anos, os neurobiólogo começaram a abraçar o nanosurgery preciso do laser como uma maneira de revelar a função dos neurônios individuais. Os pulsos curtos mas poderosos do laser podem depositar a energia considerável em um ponto minúsculo, estaca limpa uma pilha de nervo sem cozinhar o tecido circunvizinho. Separando os ramos de fibras de nervo nas criaturas goste de sem-fins ou os ratos, cientistas podem determinar que partes do corpo aqueles nervos controlam.

Nas fronteiras na conferência do sistema ótico, Eric Mazur da Universidade de Harvard descreverá como o nanosurgery do laser trabalha, com base em seus próprios estudos do sem-fim-como elegans do nemátodo C. Um nemátodo tem em particular uma mutação genética que torne incapaz de coordenar seu movimento. Pode contorcer-se, mas não pode facilmente mover-se para a frente ou para trás. Mazur e seus colegas mostraram que pode restaurar o movimento normal a esta criatura cortando um único neurônio. (O papel FWA1, “Nanosurgery com lasers do femtosegundo” está em 8 A M. quarta-feira 12 de outubro).

A CÂMARA DIGITAL VÊ UMA MENTE MAIS AFIADA

Tente enquanto você pôde, você pode nunca guardarar perfeitamente ainda -- seu corpo contrair-se-á e empurrar-se-á com os movimentos quase invisíveis ao olho. E se você é um paciente em um hospital ou o assunto de um estudo da pesquisa, esta contorção borrará as imagens criadas por dispositivos de exploração como as máquinas de MRI, limitando sua capacidade para manchar detalhes minúsculos.

Chester Wildey da Universidade do Texas, Dallas, está trabalhando em uma maneira de detectar e compensar estes movimentos ligeiros usando uma câmara digital alterada. A câmera segue um par de vidros vestidos pelo assunto e grava movimentos minúsculos da cabeça.

“Usando uns 640 regulares pela câmera 480, nós podemos detectar o movimento para tragar a um mícron,” diz Wildey. “Você não pode ver o movimento esse pequeno com seu olho.” O software de processamento de imagem desenvolvido por seu grupo tritura estes dados no tempo real, permitindo que os varredores sejam ajustados e consegue melhores definições.

A tecnologia foi usada por pesquisadores em Texas que procura a evidência no cérebro para a síndrome da Guerra do Golfo, uma doença física controversa provavelmente conectada ao serviço na Guerra do Golfo. Acredita que a tecnologia poderia ajudar os pesquisadores que procuram outras mudanças subtis no cérebro -- como aqueles que estudam a base neurológica do transtorno de deficit de atenção.

A câmera está sendo adaptada igualmente para medir de uma distância a pulsação do coração de uma pessoa gravando movimentos ligeiros nas abas anexadas à pele de pulsação. Wildey espera que este pode conduzir a uma maneira de detectar a aterosclerose comparando pulsação do coração em partes diferentes do corpo. (O papel FWR3, “cabeça que segue para a correcção do movimento do tempo real no ambiente de MRI que usa uma única câmera” se realiza no 2:30 P.m. quarta-feira 14 de outubro; O papel JWC9, “tempo real Vibrocardiography óptico que usa o processamento de imagem” está no meio-dia quarta-feira 12 de outubro).

DEPOIS DAS ÚNICAS MOLÉCULAS NOS NEURÔNIOS VIVOS

Os nervos periféricos são os fios orgânicos que conectam os centros de comando no cérebro aos músculos e outros tecidos que controlam. Compreendendo como a função destes nervos é da importância crítica devido a seu papel fundamental em muitas doenças humanas. Um grupo de pesquisadores na Universidade de Stanford tem projectado agora uma maneira de observar um aspecto crítico da função de nervo periférica -- o transporte de proteínas essenciais e de outros materiais de uma extremidade de uma fibra de nervo a outra.

Porque podem serpentear diversos pés da medula espinal às extremidades, os nervos periféricos são frequentemente bastante longos -- às vezes 100.000 vezes mais por muito tempo do que outras pilhas no corpo. O transporte dos materiais ao longo deste comprimento inteiro é um processo extremamente longo e complicado que possa tomar dias ou mesmo semanas. Estudar este processo foi sempre uma proposição complicada, mas Bianxiao Cui e seus colegas de Stanford demonstrou uma maneira nova de observar este transporte etiquetando únicas moléculas, chamada factores de crescimento do nervo, com o “quantum pontilha” que pode ser seguido com um microscópio poderoso enquanto se movem ao longo dos neurônios vivos.

A técnica dos pesquisadores é análoga a olhar uma estrada escura do indicador de um avião. As pistas escuras, invisíveis das estradas são os microtubules, o esqueleto da pilha. As moléculas do factor de crescimento do nervo montam nos carros que são iluminados por seus faróis do ponto do quantum. Uma coisa Cui e seus colegas observaram, de que foi visto nunca antes, são que os pacotes no transporte podem saltar de um microtubule a outro enquanto se movem avante -- como os carros que comutam pistas como rolam para baixo a estrada. Igualmente descobriram que a maioria daqueles carros é único passageiro; contêm somente uma única molécula do factor de crescimento do nervo.

Os cientistas têm sabido por muito tempo que estas proteínas são essenciais, desde que ajudam as pilhas de nervo a sobreviver regulando a expressão genética. Mas Cui e seus colegas mostraram que mesmo uma única molécula do factor de crescimento do nervo é bastante para provocar o processo de transporte e para sustentar a sinalização durante o transporte axonal ao corpo de pilha. (O papel LSThB3, “única imagem lactente da molécula do transporte Axonal nos neurônios vivos” está em 9 A M. quinta-feira 15 de outubro).

DOBRA DE OBSERVAÇÃO DAS PROTEÍNAS

Uma das acções biológicas as mais importantes é a dobradura e a revelação de moléculas de proteína. Mas obter a posse de únicas moléculas de proteína é difícil, e monitorar suas rotação ginásticas é ainda mais. Os cientistas na Universidade de Harvard produziram “técnicas baseadas em vídeo novas da pinça óptica” para fazer apenas isto, permitindo medidas ultra-precisas de ser feito em uma maneira que fosse simples e eficaz. O secretário de energia actual, Steven Chu dos E.U., ganhou um prémio nobel para sua contribuição para átomos de controlo com raios laser dentro de uma armadilha incluida; abriu caminho mais tarde o uso dos raios laser para realmente guardarar objetos minúsculos -- mesmo moléculas biológicas -- no lugar. O dispositivo de Harvard está entre o mais atrasado e o uso o mais versátil do este pinça óptica aproxima-se.

Wesley Wong do instituto de Rowland em Harvard e seus colegas desenvolveram um sistema óptico original da pinça que usasse uma combinação de imagem lactente da interferência, de modulação clara e de algoritmos do software personalizado para conseguir a definição e a estabilidade necessárias olhar proteínas se dobrar. Este sistema, que emprega componentes ópticos já-existentes da tecnologia, utiliza o vídeo 3-D que segue para medir os comprimentos de baraços moleculars curtos com definição do ångström (menos de 1 bilionésimo de um medidor) e controle de feedback activo para uma estabilidade da força dos femtoNewtons (newtons 10^-15). As flutuações podem ser glimpsed em taxas mais rapidamente de 100.000 frames por segundo -- tudo com vídeo-imagem lactente barata. O acto da dobradura de proteína está medido a distância fim-a-fim de uma única molécula quando a força do aperto da pinça for variada.

O grupo de Wong usa a pinça óptica para estudar o comportamento de únicas moléculas sob a força a fim revelar os funcionamentos nanoscopic de sistemas biológicos. Junto com seus colaboradores, usaram esta aproximação para expr o mecanismo de feedback molecular atrás do regulamento da coagulação de sangue e para determinar as propriedades mecânicas dinâmicas do spectrin, uma molécula estrutural pela maior parte responsável para as propriedades materiais surpreendentes de glóbulos vermelhos. (O papel FWS1, alta resolução, Alto-Estabilidade, “método óptico de alta freqüência da pinça com uma câmara de vídeo simples” se realiza no 1:30 P.m. quarta-feira 14 de outubro).