Første brug af mikroskopiske lydbølger til undersøgelse af celleabnormiteter

En akademiker fra University of Nottingham har vundet et prestigefyldt femårigt stipendium for at undersøge brugen af ​​harmløse lydbølger til at se dybt inde i levende celler for at hjælpe med tidlig diagnosticering af sygdomme som kræft.

Royal Academy of Engineering Fellow, Dr. Fernando Perez-Cota, fra Det Tekniske Fakultet, bygger et unikt billedbehandlingsinstrument, der bruger suboptisk bølgelængde (eller fononer). Fononer bruges typisk i halvleder- og forbrugerelektronikindustrien, men deres brug i videnskabelig billeddannelse er noget nyt.

Dr. Perez, fra gruppen Optik og fotonik, forklarer:"Mange eksisterende optiske billeddannelsesteknikker mislykkes, fordi de forstyrrer eller dræber celler i billeddannelsesprocessen, især ved brug af giftige kemiske farvestoffer. Lyd, til sammenligning, er ufarlig for livet. Ultralyd, for eksempel, er den eneste sikre metode til at forestille sig levende menneskelige embryoner.

"For at udnytte dette på mobilniveau, fononer er det rigtige valg, da deres bølgelængde er i nanometerområdet. Denne brug af mikroskopisk ultralyd er i øjeblikket uudnyttet inden for biovidenskab og sundhedspleje, men det har mange potentielle fordele ved 3D-billeddannelse, hvilket er noget, jeg vil undersøge om projektet. "

Det nye ultralydsmikroskop vil bruge korte laserpulser til at generere fononer, der spredes til celle. Signalet opfanger og tilbagefører variationer i 'hårdhed' (elasticitet) af celleegenskaber (membran, kerne, osv.) for at opbygge et mere detaljeret 3-D-billede, der ville kunne mærkes ved hjælp af lys.

Phonon -værktøjet giver forskere mulighed for at observere de mekaniske egenskaber inde i levende celler i meget højere opløsning end med nuværende optiske eller akustiske metoder - hvilket resulterer i bedre billedkvalitet - og over mere vedvarende tidsperioder.

Forskere kan også bruge værktøjet til at undersøge, hvordan unormale og sunde celler kan reagere forskelligt på medicin, ændringer i temperatur, kost og atmosfære.

Mens fononmikroskopet understøtter større forståelse af mange spørgsmål inden for cellebiologi, Dr. Perez har til hensigt at fokusere sin forskning på sundhedsproblemer som kræft, parasitologi, osteoporose og fertilitet.

"Der er meget tegn på, at kræftcellernes elasticitet adskiller sig markant fra normale celler, imidlertid at fange disse cellers egenskaber i mikroskopiske detaljer har tidligere vist sig at være udfordrende. Phonon -værktøjet kan potentielt hjælpe tidligere sygdomsdiagnose eller forbedre videnskabelig forståelse af, hvordan celler opfører sig, mutere og spredes i menneskekroppen, "Dr. Perez tilføjer.