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A ponta de prova diminuta nova mede dano de tecido no pulmão

Os cientistas que medem diversas disciplinas vieram acima com uma ponta de prova à base de fibra óptica muito diluidor do que um cabelo, mas que leva 19 sensores para medir profundamente mudanças no oxigênio e pH no pulmão. Esta ponta de prova óptica flexível fornece medidas rápidas e exactas para o corpo profundo que detectam a dentro 0,02 unidades do pH e a 0,6 mg/L para o pH e o oxigênio respectivamente mas ainda tem o espaço para mais sensores. A pesquisa é relatada na introdução actual dos relatórios científicos do jornal.

A ponta de prova cabelo-feita sob medida pode os indicadores chaves de medida de dano de tecido profundamente no pulmão. Crédito de imagem: Curtidor de Michael, universidade de Herriot-Watt e a universidade de Edimburgo.
A ponta de prova cabelo-feita sob medida pode os indicadores chaves de medida de dano de tecido profundamente no pulmão. Crédito de imagem: Curtidor de Michael, universidade de Herriot-Watt e a universidade de Edimburgo.

O conhecimento actual da fisiologia humana vem na maior parte dos modelos animais. Detectar nos seres humanos está distante mais difícil ou impossível porque a tecnologia exigida é invasora, ou simplesmente não ainda disponível. A importância de mentiras novas desta ponta de prova em seu espaço para expandir enorme in vivo a detecção a um anfitrião das áreas actualmente inacessíveis do corpo humano, estendendo o conhecimento da função do corpo na saúde e na doença.

O estudo actual usou um modelo ovine do pulmão que fosse fornecido com o oxigênio e o líquido nutritivo através dos canais da ventilação e da perfusão. As doenças pulmonares são causas principais da inabilidade e da morte hoje. Apesar do progresso feito, sua patogénese nas condições como o traumatismo do pulmão ou a pneumonia são obscura. A ponta de prova nova podia ajudar-nos a compreender muito melhor a doença pulmonar e o seu tratamento.

Um anfitrião de sensores de fibra óptica já existe para o pH e o oxigênio que detectam que revestimentos do solenóide-gel ou de polímero do uso para guardarar as moléculas de detecção como tinturas ou partículas nano/microsfera à faceta da fibra. Este tipo de acoplamento conduz ao depósito imprecisa, um tempo de resposta mais lento, e precisão e escala reduzidas da detecção.

Uma ponta de prova de detecção dupla mais recente usou o revestimento do solenóide-gel ou do hydrogel para depositar o pH e o oxigênio que detectam microsfera na mesma fibra óptica, mas ainda teve o tempo de resposta relativamente lento.

A ponta de prova multicore especialmente projetada assegura a detecção robusta, mas evita edições comuns com pontas de prova fluorescentes, tais como photobleaching e variação da potência da bomba do laser.

Tem um diâmetro de 150 mícrons, com 19 núcleos cada um aproximadamente 10 mícrons transversalmente. O ácido fluorídrico foi usado exactamente aos poços gravura em àgua forte na superfície longe do ponto de origem (faceta) essa formação com os núcleos. Estes poços são acoplados irreversìvel com microsfera do silicone de 10 mícrons que ligam covalently indicadores de pH fluorescentes novos em sensores baseados complexos ratiometric do oxigênio da disposição e do paládio-porphyrin, no alto densidade.

A tintura da fluoresceína emite-se a fluorescência cuja a intensidade é proporcional ao pH, e foi usada conseqüentemente em uma escala do pH que detecta tecnologias. Contudo, na ponta de prova actual, a carga da saturação do indicador do carboxyfluorescein nas microsfera conduz a um afastamento de ångströms do ~ 5 entre as moléculas de tintura. Esta embalagem ultra-densa causa a excitação fluorescente com transferência de energia subseqüente aos vizinhos, tendo por resultado uma resposta da fluorescência que seja inversamente proporcional ao pH. O comportamento da emissão retorna ao teste padrão previsto na carga padrão. Este fenômeno inesperado, de que foi relatado nunca antes, impulsiona extremamente o desempenho do sensor.

A detecção Ratiometric do pH é conseguida usando um par da FRICÇÃO como fluorophores. Seus componentes são entusiasmado por comprimentos de onda ligeira diferentes. Isto causa uma resposta mais complexa, mais estável e segura às mudanças de pH do que uma única resposta fluorescente.

A detecção do oxigênio é por um complexo do paládio-porphyrin que mostre a fluorescência inversa enquanto os níveis do oxigênio aumentam. O comprimento de onda da excitação foi escolhido minimizar a fluorescência do fundo que poderia confundir os sensores.

Cada núcleo é acoplado selectivamente a e mede a fluorescência entusiasmado por uma única fonte luminosa proximal. Isto é responsável para a natureza multiplex do conjunto de detecção através da fibra multicore.

Que vantagens a ponta de prova nova tem?

O acoplamento covalent da poço-microsfera permite a detecção quase instantânea e confere estabilidade à luz. O projecto da multicore-fibra permite que mais sensores sejam adicionados à plataforma multiplexada como necessário. O processo de manufactura é igualmente simples, áspero, e seguro, com pouco esforço exigido para o conjunto auto-dirigido da fibra da microsfera. O número de núcleos da fibra, o tamanho da fibra, e o tamanho da microsfera são adaptávens à aplicação específica. O depósito da pre-carga dos sensores fluoróforos é um processo químico repetível e eficiente que seja verificável.

Em seguida, os pesquisadores planeiam encerrar o conjunto do sensor da fibra em materiais biocompatible para testar em várias encenações clínicas. Isto é feito mais simples pelo facto de que pode suportar procedimentos padrão da esterilização.

O curtidor de Michael do pesquisador diz: “Estes métodos novos, se tomado à clínica, conduzirão às introspecções novas na biologia da doença. Nosso alvo é agora expandir o número de sensores originais nesta plataforma miniaturizada para fornecer ainda mais informação.”

Source:

Detecção fisiológico fibra-baseada alta fidelidade profundamente no tecido, no Tushar R. Choudhary, no Michael G. Curtidor, na Alicia Megia-Fernández, no Kerrianne Harrington, no Harry A. Madeira, no Adam Marshall, na Patricia Zhu, no Sunay V. Chankeshwara, no Debaditya Choudhury, no Graham Monro, no Muhammed Ucuncu, no Fei Yu, no Rory R. Duncan, no Robert R. Thomson, no Kevin Dhaliwal & no Mark Bradley, relatórios científicos 9, número do artigo: 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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