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El último óptico y tecnología láser en el remedio visualizado en la reunión de FiO

De las extensiones que ayudan a bebés prematuros a respirar a las técnicas para las neuronas vivas de la proyección de imagen y los corazones que baten mientras que se convierten, el última óptico y tecnología láser que son desplegados en remedio y las ciencia biológicas estarán en el despliegue en la reunión anual (OSA) de la sociedad óptica, fronteras en la óptica (FiO), que ocurre el 11-15 de octubre en el hotel de Fairmont San Jose y el hotel de Sainte Claire en San Jose, California.

La información sobre la inscripción libre para los reporteros se contiene en el extremo de esta baja. los puntos culminantes de la investigación de las Bio-ópticas de la reunión incluyen:

  • Proyección de imagen viva de un corazón que se convierte
  • Nueva extensión para ayudar a bebés prematuros a respirar más fácil
  • Cirugía de Microfine con pulsos potentes del laser
  • La cámara digital ve una mente más afilada
  • Después de únicas moléculas en neuronas vivas
  • Doblez de observación de las proteínas

PROYECCIÓN DE IMAGEN VIVA DEL CORAZÓN QUE SE CONVIERTE DE A

Aproximadamente uno de cada 100 bebés soportados en los Estados Unidos entra en cada año el mundo con un defecto del corazón. Aunque hay una larga historia de entender el revelado y enfermedades cardiovasculares, dice Kirill Larin de la universidad de Houston, se sabe muy poco sobre la dinámica del corazón embrionario normal y anormal.

Hace medio siglo, Richard Feynman dijo que una de las maneras más fáciles de entender un proceso biológico fundamental es “apenas mirada en la cosa,” y para un proceso altamente complicado como el revelado embrionario del corazón y dinámica, él puede tener razón. El poder mirar un corazón joven comenzar a batir y cámaras de la forma mostraría a científicos mucho -- quizás incluso revelando las causas de desarrollo de las anormalidades del corazón y de otros defectos de nacimiento. Pero observar un embrión que se convierte en su matriz es más fácil dicha que hecha. Los microscopios de fluorescencia faltan la capacidad de penetrar la piel profundamente bastante a la imagen un embrión. Los dispositivos médicos del ultrasonido pueden penetrar completo, pero faltan la resolución necesaria revelar los detalles del revelado.

Ahora Larin y los colegas en la universidad de Baylor del remedio en Houston han mostrado que pueden los embriones vivos del ratón de la imagen cultivados fuera del útero en diversos escenarios del revelado. Usando una técnica llamada tomografía óptica de la coherencia (OCT), pueden visualizar dinámica cardiia temprana y realizar mediciones del flujo de sangre, incluso de las células individuales. OCT trabaja emitiendo la luz infrarroja en los tejidos embrionarios y después bloqueando los fotones detrás-reflejados de diversas profundidades dentro de los tejidos usando interferometría de la inferior-coherencia. La técnica es similar a la proyección de imagen del ultrasonido, pero produce imágenes más de alta resolución usando frecuencias ópticas. Los investigadores han demostrado que pueden imagen el corazón en sus primeros tiempos, pues primero comienza a batir y forma cámaras. Su esperanza es ahora utilizar esta herramienta para comparar cómo los corazones se convierten en los ratones genético manipulados que llevan las mutaciones análogas a las que lleven a los defectos de nacimiento en gente. (El papel FthV2, “proyección de imagen embrionaria mamífera temprana en diversos escenarios de desarrollo con tomografía óptica de la coherencia” es en 4:30 P.M. el jueves 15 de octubre).

NUEVA EXTENSIÓN PARA AYUDAR A BEBÉS PREMATUROS A RESPIRAR MÁS FÁCIL

Los bebés nacidos prematuramente a menudo encuentran difícil respirar en sus los propio. Pueden requerir la intubación, la inserción de un tubo a través de la nariz o la boca en los pulmones aún-que revelan mover el aire hacia adentro y fuera. La intubación en adultos tiene un índice de éxito razonable -- hacia arriba del 80 o 90 por ciento -- pero solamente sobre la mitad de las primeras tentativas de insertar el tubo tenga éxito en bebés del inferior-nacimiento-peso.

“La talla es diferente y la anatomía es diferente en niños,” dice al panadero de la Universidad de California, San Diego de Katherine.

El panadero está trabajando con los pediatras en el centro médico de la universidad para crear un nuevo pedazo de equipo conveniente para los niños, un laringoscopio modificado para requisitos particulares. Su extremo de acrílico centímetro-ancho se inclina para mejorar la guía el tubo para respirar, un diodo electroluminoso (LED) ilumina la aerovía del bebé y una cámara en el extremo ayuda a profesionales médicos a maniobrar el tubo y a enseñar otros a cómo hacer el procedimiento.

El grupo ha probado con éxito un prototipo en un maniquí y está trabajando para crear una segunda versión conveniente para probar en juicios clínicas. (El papel FthP3, “fabricación del diseño y del prototipo de un laringoscopio video neonatal” es en 2:15 P.M. el jueves 15 de octubre).

CIRUGÍA DE MICROFINE CON PULSOS POTENTES DEL LASER

El alcance de las células vivas con pulsos del laser ha sido una técnica potente en biología para un cierto número de años. Los laseres pueden los orificios de punzón en membranas celulares o cortan una porción de una célula lejos de otra, revelando cómo funcionan los diversos pedazos de una célula. Estos últimos años, los neurobiólogos han comenzado a abrazar nanosurgery exacto del laser como manera de revelar la función de neuronas individuales. El cortocircuito pero los pulsos potentes del laser puede depositar la considerable energía sobre un sitio minúsculo, corte limpio una célula nerviosa sin cocinar el tejido circundante. Separando los brazos de las fibras de nervio en criaturas tenga gusto de los tornillos sin fin o los ratones, científicos pueden determinar qué partes de la carrocería controlan esos nervios.

En las fronteras en conferencia de la óptica, Eric Mazur de la Universidad de Harvard describirá cómo el nanosurgery del laser trabaja, sobre la base de sus propios estudios del tornillo sin fin-como elegans del nematodo C. Un nematodo particularmente tiene una mutación genética que haga incapaz de coordinar su movimiento. Puede menear, pero no puede moverse fácilmente adelante o de retroceso. Mazur y sus colegas han mostrado que pueden restablecer el movimiento normal a esta criatura cortando una única neurona. (El papel FWA1, “Nanosurgery con los laseres del femtosegundo” es en 8 mañanas el miércoles 12 de octubre).

LA CÁMARA DIGITAL VE UNA MENTE MÁS AFILADA

Intente mientras que usted pudo, usted puede nunca perfectamente todavía esperar -- su carrocería se moverá y moverá de un tirón con los movimientos casi invisibles al aro. Y si usted es un paciente en un hospital o el tema de un estudio de la investigación, esto que se retuerce enmascarará las imágenes creadas por los dispositivos de exploración como las máquinas de MRI, limitando su capacidad de observar a los detalles minuciosos.

Chester Wildey de la Universidad de Texas, Dallas, está trabajando en una manera de descubrir y de compensar estos movimientos ligeros usando una cámara digital modificada. La cámara rastrea un par de cristales desgastados por el tema y registra los movimientos minuciosos de la culata de cilindro.

“Usando 640 regulares por la cámara 480, podemos descubrir el movimiento para derribar a un micrón,” dice Wildey. “Usted no puede ver el movimiento ese pequeño con su aro.” El software de tratamiento de la imagen desarrollado por su grupo cruje estos datos en tiempo real, permitiendo que los analizadores sean ajustados y logra mejores resoluciones.

La tecnología ha sido utilizada por los investigadores en Tejas que buscaba pruebas en el cerebro para el síndrome de la guerra del Golfo, una enfermedad física polémica probablemente conectada con el servicio en la guerra del Golfo. Él cree que la tecnología podría ayudar a los investigadores que buscaban otros cambios sutiles en el cerebro -- por ejemplo ésos que estudian la base neurológica del desorden de déficit de atención.

La cámara también está siendo adaptada para medir el latido del corazón de una persona a distancia registrando los movimientos ligeros en los indicadores sujetados a la piel de pulsación. Wildey espera que éste pueda llevar a una manera de descubrir ateroesclerosis comparando latidos del corazón en diversas partes de la carrocería. (El papel FWR3, “culata de cilindro que rastrea para la corrección en tiempo real del movimiento en el ambiente de MRI usando una única cámara” es en 2:30 P.M. el miércoles 14 de octubre; El papel JWC9, “Vibrocardiography óptico en tiempo real usando el tratamiento de la imagen” está al mediodía el miércoles 12 de octubre).

DESPUÉS DE ÚNICAS MOLÉCULAS EN NEURONAS VIVAS

Los nervios periféricos son los alambres orgánicos que conectan los centros de mando en el cerebro con los músculos y otros tejidos que controlan. Entendiendo cómo es la función de estos nervios de importancia crítica debido a su papel fundamental en muchas enfermedades humanas. Ahora un grupo de investigadores en la Universidad de Stanford ha diseñado una manera de observar un aspecto crítico de la función de nervio periférica -- el transporte de proteínas esenciales y de otros materiales a partir de un extremo de una fibra de nervio a otro.

Porque pueden arrastrar varios pies de la médula espinal a las extremidades, los nervios periféricos son a menudo muy largos -- a veces 100.000 veces más de largo que otras células en la carrocería. El transporte de materiales a lo largo de esta toda la longitud es un proceso extremadamente largo y complicado que puede tardar días o aún semanas. Estudiar este proceso ha sido siempre un asunto complicado, pero Bianxiao Cui y sus colegas de Stanford ha demostrado una nueva manera de observar este transporte marcando las únicas moléculas con etiqueta, llamada los factores de incremento del nervio, con el “quantum puntea” que se puede seguir con un microscopio potente mientras que se mueven a lo largo de las neuronas vivas.

La técnica de los investigadores es análoga a observar una carretera oscura de la ventana de un aeroplano. Las sendas oscuras, invisibles de caminos son los microtubules, el esqueleto de la célula. Las moléculas del factor de incremento del nervio montan en los vehículos que son iluminados por sus linternas del punto del quantum. Una cosa Cui y sus colegas han observado, antes de la cual nunca se ha visto, es que los empaquetar en transporte pueden saltar a partir de un microtubule a otro mientras que se mueven adelante -- como los vehículos que cambian sendas como laminan hacia abajo la carretera. También descubrieron que la mayoría de esos vehículos es único pasajero; contienen solamente una única molécula del factor de incremento del nervio.

Los científicos han sabido durante mucho tiempo que estas proteínas son esenciales, puesto que ayudan a las células nerviosas a sobrevivir regulando la expresión génica. Pero Cui y sus colegas mostraron que incluso una única molécula del factor de incremento del nervio es suficiente para accionar el proceso de transporte y para sostener la transmisión de señales durante transporte axonal a la carrocería de célula. (El papel LSThB3, “única proyección de imagen de la molécula del transporte Axonal en neuronas vivas” es en 9 mañanas el jueves 15 de octubre).

DOBLEZ DE OBSERVACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

Una de las acciones biológicas más importantes es el plegamiento y el despliegue de las moléculas de proteína. Pero conseguir el asimiento de las únicas moléculas de proteína es difícil, y vigilar sus giros gimnásticos está aún más. Los científicos en la Universidad de Harvard han producido las nuevas técnicas de video de las “pinzas ópticas” para hacer apenas esto, permitiendo a mediciones ultra-exactas ser hecho de una manera que es simple y efectiva. La secretaria actual de la energía, Steven Chu de los E.E.U.U., ganó un Premio Nobel Para su contribución hacia los átomos que controlaban con los rayos laser dentro de una trampa cubierta; él promovió más adelante el uso de los rayos laser para real llevar a cabo objetos minúsculos -- incluso moléculas biológicas -- en el lugar. El dispositivo de Harvard está entre el más último y el uso más versátil de este las pinzas ópticas se acerca.

Wesley Wong del instituto de Rowland en Harvard y sus colegas han desarrollado un sistema óptico único de las pinzas que utiliza una combinación de la proyección de imagen de la interferencia, de la modulación liviana y de los algoritmos del software personalizado para lograr la resolución y la estabilidad necesarias de mirar las proteínas doblar. Este sistema, que emplea componentes ópticos ya-existentes de la tecnología, utiliza el vídeo tridimensional que rastrea para medir los largos de correas moleculares cortas con la resolución del angstrom (menos de 1 milmillonésima de un contador) y el mando de reacción activo para una estabilidad de la fuerza de los femtoNewtons (neutonios 10^-15). Las fluctuaciones se pueden glimpsed a los regímenes más rápidamente de 100.000 secuencias por segundo -- todos con vídeo-proyección de imagen barata. El acto del plegamiento de proteína es cuantificado midiendo la distancia de punta a punta de una única molécula mientras que la fuerza de la mordaza de las pinzas se varía.

El grupo de Wong utiliza las pinzas ópticas para estudiar el comportamiento de únicas moléculas bajo fuerza para revelar los funcionamientos nanoscopic de sistemas biológicos. Así como sus colaboradores, han utilizado esta aproximación para exponer el mecanismo de reacción molecular detrás de la regla de la coagulación de la sangre y para determinar las propiedades mecánicas dinámicas del spectrin, una molécula estructural en gran parte responsable de las propiedades materiales asombrosas de glóbulos rojos. (El papel FWS1, de alta resolución, Alto-Estabilidad, “método óptico de alta frecuencia de las pinzas con una cámara de vídeo simple” es en 1:30 P.M. el miércoles 14 de octubre).