Forskere rapporterer mikro-CT-scanning af et musembryo ved en hidtil uset opløsning

En af de mest vitale forskningsveje inden for genetik er forholdet mellem gener og embryonal vækst. Ikke -invasiv, 3D-billeddannelse af hele kroppen af ​​embryoner er yderst vigtig for at etablere disse relationer for at bestemme virkningen af ​​specifikke gener på udviklingen. Mus er en udbredt forskningsmodel inden for genetik, men at fange 3D-billeder af musefosterudvikling kræver højere opløsning og højere kapacitet, end konventionel mikro-computertomografi (mikro-CT) kan give.

Fremkomsten af ​​mikro-CT var som den pludselige erhvervelse af en supermagt, tillader forskere at forestille sig indersiden af ​​objekter og organismer ikke -invasivt for første gang. Oplysningerne indsamlet af mikro-CT-systemer er samlet til skive-for-skive-oplysninger, giver et kig på ethvert tværsnit af en prøve.

I bund og grund, teknologien er en avanceret røntgentransmissionsteknik. En generator udsender røntgenstråler, der bevæger sig gennem en prøve og rammer en detektor på den modsatte side. Prøven roteres og afbildes med en brøkdel af grader gentagne gange gennem 180 eller 360 grader, resulterer i et komplet 3D-røntgenbillede. Forskere søger konstant at reducere erhvervelsestider og samtidig øge opløsningen for at erhverve billeder af in vivo -processer, som den nuværende teknologi er for langsom til at fange.

Et internationalt samarbejde mellem ingeniører og forskere rapporterer nu om udviklingen af ​​et mikro-CT-system i laboratorieskala ved hjælp af en kompakt laser-plasma-baseret røntgenlyskilde, som de brugte til at scanne et musembryo, et mål på en centimeter ved høj opløsning. De har rapporteret deres resultater i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Plasmaacceleration er en teknik til at accelerere ladede partikler ved hjælp af plasmastrukturer med høj gradient. I dette tilfælde, strålingen blev genereret af betatronbevægelsen af ​​elektroner inde i en fortynding, forbigående plasma, som overvandt begrænsningerne for tidligere mikro-CT-strålekilder ved hjælp af konventionelle faste eller flydende anoder. "Vi viser, at med laser-betatron-kilden, vi opnår embryobilleder af kvalitet, der svarer til scanningsbordsskanneren, men med en enkelt laserpuls frem for den eksponering på flere sekunder, der kræves med røntgenrøret, "skriver forfatterne.

De rapporterer, at deres enhed har en højere fotonenergi end den, der bruges til at demonstrere fasekontrast tomografi af insektprøver. De har øget røntgenindtrængningsdybden og forbedret signal-støjforholdet, resulterer i billeder af højere kvalitet end dem, der produceres af kommercielle mikrofokus -scannere.

Fremstilling af så høj opløsning, detaljer på submikrometer-niveau har været et vigtigt mål i mikro-CT-udvikling, men forskerne understreger, at de bliver nødt til at fortsætte med at forfine deres teknologi, før den er klar til kommerciel produktion. En ulempe er en lavere røntgen til optisk konverteringseffektivitet, hvilket resulterer i nødvendigheden af ​​multiple-shot-eksponeringer og længere scanningstider. På grund af den lave laserrepetitionshastighed, deres scanning af musens embryo tog flere timer. "Dette kan løses ved at opgradere lasersystemet, der driver speederen, "skriver de. Men de tror, ​​at deres teknik vil resultere i kompakte røntgenkilder til hurtig billeddannelse af bløde biologiske prøver med en hidtil uset opløsning.

© 2018 Medical Xpress