A técnica Nova rapidamente, monitora economicamente interacções moleculars múltiplas em tecidos vivos

Uma aproximação nova à imagem lactente óptica torna possível monitora a rapidamente e economicamente interacções moleculars múltiplas em uma grande área de tecido vivo -- como um órgão ou um animal pequeno; tecnologia que poderia ter aplicações no diagnóstico médico, na cirurgia guiada, ou no teste pré-clínico da droga. O método, que é detalhado na Natureza Photonics, é capaz simultaneamente de seguir 16 cores da informação espacial ligada sobre uma área que mede diversos centímetros, e pode capturar as interacções que ocorrem em meros billionths de um segundo.

“Nós desenvolvemos uma maneira esperta de adquirir uma quantidade maciça de informação em um curto período de tempo,” disse Xavier Intes, um professor da engenharia biomedicável no Rensselaer Polytechnic Institute. “Nossa aproximação é mais rapidamente e menos cara do que tecnologia existente sem nenhum acordo na precisão dos dados que nós adquirimos.”

Enquanto seu nome implica, a imagem lactente óptica usa a luz para investigar um alvo. Em aplicações biomedicáveis, a imagem lactente óptica tem muitas vantagens sobre técnicas tais como MRI e ANIMAL DE ESTIMAÇÃO, que usam emissões do magnetismo e de positrão para adquirir imagens dentro de tecido vivo.

O método o laboratório de Intes desenvolvido utiliza técnicas de imagem lactente ópticas avançadas -- imagem lactente da vida da fluorescência emparelhada com transferência de energia adoptiva da ressonância -- para revelar o estado molecular de tecidos. Na imagem lactente da vida da fluorescência (FLIM), as moléculas do interesse são etiquetadas com as moléculas fluorescentes do “repórter” que, quando entusiasmado por um feixe de luz, se emitem um sinal claro com alguma cor ao longo do tempo que é indicativa de seu ambiente imediato. As moléculas do Repórter podem ser ajustadas para oferecer a informação em factores ambientais tais como a viscosidade, o pH, ou a presença de oxigênio. FLIM é ideal para os tecidos grossos de um corpo porque confia na informação do tempo, um pouco do que a intensidade de luz, que degrada significativamente enquanto viaja através do tecido. Os Pesquisadores igualmente usaram transferência de energia da ressonância de Forster (FRET), que determina uma grande proximidade entre duas moléculas similarmente etiquetadas - tais como uma droga e seu alvo -- baseado em transferência de energia que ocorre somente quando as moléculas etiquetadas forem entregadas nas pilhas doentes para terapêutica a eficácia máxima.

Contudo, quando o método de FLIM-FRET gerar ricos de um sinal na informação, recolhendo que o sinal é rapidamente e economicamente problemático. Os métodos Actuais confiam nas câmeras caras, que podem imagem somente um repórter de cada vez, e fazer a varredura do assunto pode tomar horas enquanto a câmera recolhe a informação de seu pleno campo da visão.

Para superar este obstáculo, os pesquisadores dispensados com câmeras e usados pelo contrário um método de detecção do único-pixel combinaram com uma técnica de amostra matemática (baseada em um Hadamard transforme) que permitisse que recolhessem a suficiente informação relevante em 10 minutos para construir uma imagem precisa. O método de detecção pode recolher a informação em 16 canais espectrais simultaneamente, e três dispositivos de detecção posicionados em torno da amostra forneceram a informação espacial usada para construir uma imagem tridimensional.

“Esta é uma plataforma nova, uma opção nova em macroscopy, e nós pensamos que terá a tracção em aplicações múltiplas na arena biomedicável,” disse Intes.

“A imagem lactente tempo-resolved hyperspectral Compressiva da vida da fluorescência do largo-campo” apareceu na Natureza Photonics e pode ser encontrada usar o DOI: 10.1038/nphoton.2017.82. Intes foi juntado na pesquisa, que foi apoiada pelo National Science Foundation e pelos Institutos de Saúde Nacionais, por alunos diplomados Qi Pian, Ruoyang Yao, e Nattawut Sinsuebphon de Rensselaer.

A pesquisa de Intes é permitida pela visão Do Instituto Politécnico Novo, um paradigma emergente para o ensino superior que reconhece que os desafios e as oportunidades globais são tão grandes eles não podem adequadamente ser endereçados mesmo pela pessoa a mais talentoso que trabalha apenas. Saques de Rensselaer como estradas transversaas para a colaboração -- trabalhando com os sócios através das disciplinas, dos sectores, e das regiões geográficas -- para endereçar desafios globais complexos, usando as ferramentas e as tecnologias as mais avançadas, muitos de que são tornados em Rensselaer. A Pesquisa em Rensselaer endereça algum do mundo que pressiona desafios tecnologicos -- da segurança energética e da revelação sustentável à biotecnologia e à saúde humana. O Instituto Politécnico Novo é transformativo no impacto global da pesquisa, em sua pedagogia inovativa, e nas vidas dos estudantes em Rensselaer.