La tintura fluorescente ha potuto permettere che medici ottengano le migliori immagini dei vasi sanguigni, tessuti

La rappresentazione della fluorescenza è ampiamente usata per la visualizzazione dei tessuti biologici quale la parte posteriore dell'occhio, in cui i segni di degenerazione maculare senile possono essere individuati. È egualmente comunemente usata ai vasi sanguigni di immagine durante la chirurgia ricostruttiva, permettendo che i chirurghi si assicurino le imbarcazioni siano connesse correttamente.

Per queste procedure come pure altre ora nei test clinici, quali i tumori della rappresentazione, i ricercatori usano una parte dello spettro leggero conosciuto come il vicino all'infrarosso (NIR) -- 700 - 900 nanometri, appena oltre cui l'occhio umano può individuare. Una tintura che è flourescente a questa lunghezza d'onda è amministrata all'organismo o al tessuto e poi imaged facendo uso di una macchina fotografica specializzata. I ricercatori hanno indicato quell'indicatore luminoso con i maggiori di 1.000 nanometri di lunghezze d'onda, conosciuti come infrarosso di onda corta (SWIR), immagini molto più chiare di offerte che NIR, ma non ci sono tinture approvate dalla FDA della fluorescenza con emissione di punta nell'intervallo di SWIR.

Un gruppo dei ricercatori al policlinico di Massachusetts e del MIT ora ha intrapreso un'azione importante verso mettere a disposizione la rappresentazione di SWIR ampiamente -. Hanno indicato che una tintura approvata dalla FDA e disponibile nel commercio ora usata per la rappresentazione vicina all'infrarosso egualmente funziona molto bene per immagine all'infrarosso di onda corta.

“Che cosa abbiamo trovato è che questa tintura, che è stata approvata dal 1959, è realmente il meglio, il fluorophore più luminoso che conosciamo di a questo punto per la rappresentazione nell'infrarosso di onda corta,„ dice Moungi Bawendi, il professore del lupo di Lester di chimica al MIT. “Ora i clinici possono cominciare provare la rappresentazione di onda corta per le loro applicazioni perché già hanno un fluorophore che è approvato per uso in esseri umani.„

La rappresentazione questa tintura con una macchina fotografica che individua la luce infrarossa di onda corta potrebbe permettere che medici ed i ricercatori ottengano le immagini molto migliori dei vasi sanguigni e di altri tessuti dell'organismo per la diagnosi e la ricerca.

Bawendi e l'ex ricercatore del MIT Oliver Bruns sono gli autori senior dello studio, che compare negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze. Gli autori principali del documento sono dottorandi Jessica Carr e Daniel Franke del MIT.

Tagliando attraverso la nebbia

La tintura che i ricercatori utilizzati in questo studio, conosciuto come verde di indocyanine (ICG), è flourescenti il più forte intorno 800 nanometri, che fa parte dell'intervallo vicino all'infrarosso. Una volta iniettato nell'organismo, attraversa through la circolazione sanguigna, rendentegli l'ideale per angiografia (la visualizzazione di sangue che attraversa le imbarcazioni). Alcuni robot-hanno assistito i sistemi chirurgici hanno compreso la rappresentazione della fluorescenza di NIR per contribuire a prevedere i vasi sanguigni ed altre funzionalità anatomiche.

Il gruppo del MIT ha scoperto l'utilizzabilità di ICG per la rappresentazione di SWIR piuttosto serendipitously. Come componente di un esperimento di controllo per un altro documento, hanno verificato l'output della fluorescenza dei punti di quantum contro l'output della fluorescenza di ICG nell'infrarosso di onda corta. Hanno preveduto che ICG non avesse output, ma sono stati sorpresi scoprire che realmente ha prodotto un segnale molto forte.

Il laboratorio ed altri ricercatori di Bawendi si sono interessati a fluorophores lo sviluppo per la rappresentazione di SWIR perché SWIR offre il migliori contrasto e chiarezza che NIR. L'indicatore luminoso con le più brevi lunghezze d'onda tende a spargere fuori delle imperfezioni negli oggetti che direzione, ma mentre le lunghezze d'onda diventano più lungamente, spargere notevolmente è diminuita.

“Nel vicino all'infrarosso, le molte funzionalità che vedete in tessuto possono sembrare nebbiose ed una volta che entrate nell'infrarosso di onda corta, l'immagine riordinano e tutto diventa marcato,„ Bruns dice.

L'infrarosso di onda corta può anche penetrare più profondo nel tessuto, sebbene calcolando esattamente fin dove è un trattamento complicato, i ricercatori dice, perché dipende dalla dimensione della struttura che è osservata e dal campo visivo del microscopio. Nel nuovo studio, i ricercatori potevano vedere diverse centinaia micrometri nel tessuto facendo uso di un microscopio di fluorescenza regolare. Normalmente, questa profondità può essere raggiunta soltanto con microscopia del due-fotone, un tipo molto più complicato e più costoso di rappresentazione.

“Abbiamo trovato che l'infrarosso di onda corta è particolarmente utile per i piccoli oggetti della rappresentazione che sono sopra un grande sfondo, in modo da quando volete fare l'angiografia di piccole imbarcazioni, o i capillari, che è significativamente più facile nell'infrarosso di onda corta che nel vicino all'infrarosso,„ Franke dice.

Un forte segnale

Nel loro studio, i ricercatori ancora ICG esplorato ed indicati che dà un più forte segnale che l'altro SWIR ora tinge in via di sviluppo. Gli studi precedenti di ICG avevano messo a fuoco sulla sua emissione intorno a 800 nanometri, dove è flourescente il più luminoso, in modo da nessuno aveva osservato che la tintura egualmente ha prodotto un forte segnale alle lunghezze d'onda più lunghe. Sebbene non sia flourescente efficientemente nell'intervallo di onda-infrarosso, ICG assorbe così tanto l'indicatore luminoso che se anche una piccola percentuale è emessa come luce fluorescente, il segnale è più luminoso di quello prodotto da altre tinture di SWIR.

I ricercatori egualmente hanno trovato che ICG è abbastanza luminoso che può produrre rapidamente le immagini, che è importante per la cattura del moto.

“Se non avete un segnale abbastanza forte, rallenta quanto ci vuole per catturare l'immagine, in modo da non potete usarlo per moto della rappresentazione quale sangue che scorre o la battitura del cuore,„ Carr dice.

I ricercatori egualmente hanno provato un'altra tintura che funziona nel vicino all'infrarosso. Questa tintura, chiamata IRDye 800CW, è simile a ICG e può essere fissata agli anticorpi quei proteine bersaglio come quelli ha trovato sui tumori. Hanno trovato che IRDye 800CW egualmente è flourescente brillantemente brillantemente all'indicatore luminoso di onda-infrarosso, pensiero quanto ICG ed ha indicato che potrebbero utilizzarlo all'immagine un tumore cancerogeno nei cervelli dei mouse.

Per fare la rappresentazione di onda-infrarosso, i laboratori di ricerca e gli ospedali dovrebbero passare dalle macchine fotografiche del silicio ora usate per la rappresentazione di NIR ad una macchina fotografica dell'arsenuro di gallio (InGaAs) dell'indio. Fino ad oggi, queste macchine fotografiche sono state proibitivamente costose, ma i prezzi stanno scendendo negli ultimi anni.

Il gruppo di ricerca ora è ulteriore studiando perché ICG funziona così bene per la rappresentazione di onda-infrarosso e sta provando ad identificare la lunghezza d'onda ottimale per il suo uso, che sperano li aiuteranno a determinare le migliori domande di questo genere di rappresentazione. Egualmente stanno funzionando con altri laboratori per sviluppare le tinture che sono simili a ICG e potrebbero lavorare ancora migliore.

Sorgente: http://news.mit.edu/2018/fluorescent-dye-could-enable-sharper-biological-imaging-0406