La technique Neuve rapidement, surveille économiquement des interactions moléculaires multiples en tissus vivants

Un élan neuf à la représentation optique le rend possible surveillent à rapidement et économiquement des interactions moléculaires multiples dans une vaste zone de tissu vivant -- comme un organe ou un petit animal ; technologie qui pourrait avoir des applications dans le diagnostic médical, la chirurgie guidée, ou le test préclinique de médicament. La méthode, qui est détaillée en Nature Photonics, est capable de cheminer simultanément 16 couleurs d'information dans l'espace jointe au-dessus d'une zone enjambant plusieurs centimètres, et peut capturer les interactions qui se produisent dans de simples milliardièmes d'une seconde.

« Nous avons développé une voie intelligente de saisir une masse d'information dans une courte période, » a dit Xavier Intes, un professeur de génie biomédical au Rensselaer Polytechnic Institute. « Notre élan est plus rapidement et moins cher que la technologie existante sans n'importe quelle compromission dans la précision des données que nous saisissons. »

Pendant Que son nom implique, la représentation optique emploie la lumière pour vérifier un objectif. Dans des applications biomédicales, la représentation optique a beaucoup d'avantages par rapport aux techniques telles que l'IRM et l'ANIMAL FAMILIER, qui emploient le magnétisme et les émissions de positons pour saisir des images à l'intérieur de tissu vivant.

La méthode le laboratoire d'Intes développé se sert des techniques d'imagerie optiques avancées -- représentation de vie de fluorescence appareillée avec le transfert d'énergie adoptif de résonance -- pour indiquer la condition moléculaire des tissus. Dans la représentation de vie de fluorescence (FLIM), des molécules d'intérêt sont étiquetées avec les molécules fluorescentes de « journaliste » qui, une fois excitées par un faisceau de lumière, émettent un signe léger avec une certaine couleur au fil du temps qui est indicative de leur environnement immédiat. Des molécules de Journaliste peuvent être ajustées pour offrir l'information sur des facteurs environnementaux tels que la viscosité, le pH, ou la présence de l'oxygène. FLIM est idéal pour les tissus épais d'un fuselage parce qu'il se fonde sur l'information de temps, plutôt que l'intensité de lumière, qui dégrade de manière significative pendant qu'elle se déplace par le tissu. Les Chercheurs ont également utilisé le transfert d'énergie de résonance de Forster (FRET), qui détermine la grande proximité entre deux molécules assimilé étiquetées - telles qu'un médicament et son objectif -- basé sur un transfert d'énergie qui se produit seulement quand les molécules étiquetées sont livrées dans les cellules malades pour thérapeutiquement l'efficacité maximale.

Cependant, alors que la méthode de FLIM-FRET produit des riches d'un signe dans l'information, se rassemblant que le signe est rapidement et économiquement problématique. Les méthodes Actuelles se fondent sur les appareils-photo chers, qui peuvent image seulement un journaliste à la fois, et le balayage du sujet peut prendre des heures pendant que l'appareil-photo collecte des informations de son plein champ visuel.

Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs dispensés avec des appareils-photo et au lieu utilisés une méthode de dépistage d'unique-pixel ont combiné avec une technique d'échantillonnage mathématique (basée sur un Hadamard transformez) qui leur a permise de collecter les informations importantes suffisantes en 10 mn pour construire une image précise. La méthode de dépistage peut collecter des informations sur 16 tunnels spectraux simultanément, et trois dispositifs de dépistage positionnés autour de l'échantillon ont fourni des informations spatiales employées pour construire une image en trois dimensions.

« C'est une plate-forme neuve, une option neuve dans macroscopy, et nous pensons qu'il aura la traction dans des applications multiples dans l'arène biomédicale, » a indiqué Intes.

« La représentation temps-resolved hyperspectral Compressive de vie de fluorescence de large-zone » est apparue en Nature Photonics et peut être trouvée utilisant le DOI : 10.1038/nphoton.2017.82. Intes a été joint sur la recherche, qui a été supportée par le National Science Foundation et les Instituts de la Santé Nationaux, par Qi d'étudiants de troisième cycle de Rensselaer Pian, Ruoyang Yao, et Nattawut Sinsuebphon.

La recherche d'Intes est activée par la visibilité De l'École D'enseignement Technique Neuve, un paradigme apparaissant pour l'enseignement supérieur qui identifie que les défis globaux et les opportunités sont si grands ils ne peuvent pas être convenablement adressés par même la personne la plus douée seul travaillant. Rensselaer sert de des carrefours pour la collaboration -- fonctionnant avec des associés en travers des disciplines, des secteurs, et des régions géographiques -- pour relever des défis globaux complexes, utilisant les outils et les technologies les plus avancés, on dont sont développés chez Rensselaer. La Recherche chez Rensselaer adresse une partie du monde le plus appuyant des défis technologiques -- de la sécurité énergétique et du développement durable à la biotechnologie et à la santé des personnes. L'École D'enseignement Technique Neuve est transformative dans l'incidence globale de la recherche, en sa pédagogie novatrice, et pendant les durées de vie des élèves chez Rensselaer.