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La sonde miniature nouvelle mesure des lésions tissulaires dans le poumon

Les scientifiques enjambant plusieurs disciplines ont fourni une sonde à fibres optiques optique beaucoup de diluant qu'un cheveu, mais qui transporte 19 détecteurs pour mesurer des changements de l'oxygène et le pH profondément dans le poumon. Cette sonde optique flexible fournit le rapid et les mesures précises pour le fuselage profond détectant à moins 0,02 éléments de pH et à 0,6 mg/L pour le pH et l'oxygène respectivement mais a toujours l'espace pour plus de détecteurs. La recherche est rapportée dans la question actuelle des états scientifiques de tourillon.

La sonde cheveu cheveu peut les indicateurs principaux de mesure des lésions tissulaires profondément dans le poumon. Crédit d
La sonde cheveu cheveu peut les indicateurs principaux de mesure des lésions tissulaires profondément dans le poumon. Crédit d'image : Michael Tanner, université de Herriot-Watt et l'université d'Edimbourg.

Les connaissances actuelles de la physiologie humaine viennent en grande partie des modèles animaux. La détection chez l'homme est bien plus difficile ou impossible parce que la technologie exigée est invasive, ou simplement pas encore procurable. L'importance des mensonges nouveaux de cette sonde dans son étendue pour augmenter énormément in vivo la détection à une foule d'endroits actuel inaccessibles du corps humain, étendant la connaissance du fonctionnement de fuselage dans la santé et la maladie.

L'étude actuelle a employé un modèle ovin de poumon qui a été fourni avec l'oxygène et le liquide nutritionnel par des glissières de la ventilation et de perfusion. Les affections pulmonaires sont de principales causes de l'invalidité et de la mort aujourd'hui. En dépit du progrès accompli, sa pathogénie en conditions comme le traumatisme de poumon ou pneumonie est peu claire. La sonde neuve a pu nous aider à comprendre l'affection pulmonaire et sa demande de règlement bien mieux.

Une foule de détecteurs de fibre optique existent déjà pour le pH et l'oxygène détectant qu'utilisation sol-gel ou revêtements en polymère pour retenir les molécules de détection comme des teintures ou le nano/particules de microsphère sur la facette de fibre. Ce type de couplage mène au dépôt imprécis, les temps de réponse plus lents, et l'exactitude réduite et la gamme de la détection.

Une double sonde de détection plus récente a employé couche sol-gel ou d'hydrogel pour déposer le pH et l'oxygène détectant des microsphères sur la même fibre optique, mais a toujours eu des temps de réponse relativement lents.

La sonde multicore particulièrement conçue assure la détection robuste, mais évite les éditions courantes avec les sondes fluorescentes, telles que photobleaching et variation de pouvoir de pompe de laser.

Elle a un diamètre de 150 microns, avec 19 faisceaux chacun environ 10 microns à travers. L'acide fluorhydrique a été employé exactement aux piqûres gravure à l'eau forte sur la surface distale (facette) cette ligne avec les faisceaux. Ces piqûres sont irréversiblement ajoutées aux microsphères de silice de 10 microns qui grippent en covalence les indicateurs de pH fluorescents nouveaux dans des détecteurs basés complexes quotientométriques de l'oxygène de choix et de palladium-porphyrine, à la haute densité.

La teinture de fluorescéine émet la fluorescence dont l'intensité est proportionnelle au pH, et a été pour cette raison employée dans une gamme du pH détectant des technologies. Cependant, en sonde actuelle, la charge de saturation de l'indicateur de carboxyfluorescein sur les microsphères a comme conséquence un écartement des angströms du ~ 5 entre les molécules de teinture. Cet emballage ultra-dense provoque l'excitation fluorescente avec le transfert d'énergie suivant aux voisins, ayant pour résultat une réaction de fluorescence qui est inversement proportionnelle au pH. Le comportement d'émission revient à la configuration prévue à la charge normale. Ce phénomène inattendu, avant lequel n'a jamais été rapporté, amplifie grand le rendement du détecteur.

La détection quotientométrique de pH est réalisée utilisant une paire de FRETTE comme fluorophores. Ses composantes sont excitées par des longueurs d'onde légèrement différentes. Ceci entraîne une réaction plus complexe, plus stable et fiable aux modifications de pH qu'une réaction fluorescente unique.

La détection de l'oxygène est par un composé de palladium-porphyrine qui montre la fluorescence inverse à mesure que les niveaux de l'oxygène augmentent. La longueur d'onde d'excitation a été choisie pour réduire à un minimum la fluorescence de mouvement propre qui pourrait confondre les détecteurs.

Chaque faisceau est sélecteur accouplé à et mesure la fluorescence excitée par une source lumineuse proximale unique. C'est responsable de la nature multiplex de l'ensemble de détection en travers de la fibre multicore.

Quels avantages la sonde neuve a-t-elle ?

Le couplage covalent de piqûre-microsphère permet la détection presque instantanée et s'entretient stabilité à la lumière. Le modèle de multicore-fibre permet à plus de détecteurs d'être ajoutés à la plate-forme multiplexée comme nécessaire. Le processus de fabrication est également simple, robuste, et fiable, avec peu d'effort exigé pour l'ensemble auto-dirigé de fibre de microsphère. Le nombre de faisceaux de fibre, la taille de fibre, et la taille de microsphère sont capables de s'adapter à l'application spécifique. Le dépôt de charge initial des détecteurs fluorophore est un procédé chimique reproductible et efficace qui est contrôlable.

Ensuite, les chercheurs planification pour joindre le détecteur de fibre en matériaux biocompatibles pour vérifier dans scénarios cliniques variés. Ceci est rendu plus simple par le fait qu'il peut supporter des techniques de stérilisation normales.

Le chercheur Michael Tanner dit : « Ces méthodes neuves, si pris à la clinique, mèneront aux analyses nouvelles dans la biologie de la maladie. Notre objectif est maintenant d'augmenter le nombre de seuls détecteurs sur cette plate-forme miniaturisée pour fournir bien plus d'informations. »

Source :

Détection physiologique basée sur fibre de haute fidélité profondément dans le tissu, le Tushar R. Choudhary, le Michael G. Tanner, l'Alicia Megia-Fernandez, le Kerrianne Harrington, le Harry A. Wood, l'Adam Marshall, la Patricia Zhu, le Sunay V. Chankeshwara, le Debaditya Choudhury, le Graham Monro, le Muhammed Ucuncu, le Fei Yu, le Rory R. Duncan, le Robert R. Thomson, le Kevin Dhaliwal et le repère Bradley, états scientifiques 9, numéro d'article : 7713 (2019), 0.1038/s41598-019-44077-7, https://www.nature.com/articles/s41598-019-44077-7

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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