Registrering af indre organtemperatur med optisk stimuleret luminescens

En billig, biokompatibelt hvidt pulver, der lyser ved opvarmning, kan bruges til ikke-invasivt at overvåge temperaturen på bestemte organer i kroppen. Tohoku -universitetets forskere gennemførte foreløbige tests for at demonstrere anvendelsen af ​​dette koncept og offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

Termometre måler temperaturen på kroppens overflade, men klinikere skal være i stand til at overvåge og styre kropstemperaturer hos nogle kritisk syge patienter, såsom følgende hovedskader eller hjerteanfald. Indtil nu, dette gøres oftest ved at indsætte et lille rør i hjertet og blodkarrene. Men forskere leder efter mindre invasive midler til at overvåge temperaturen inde fra kroppen.

Anvendt fysiker Takumi Fujiwara fra Tohoku University og kolleger i Japan undersøgte potentialet i et hvidt pulver kaldet zirconia til dette formål.

Zirkonium er et syntetisk pulver, der er let tilgængeligt, kemisk stabil, og ikke-giftige. Ved opvarmning, dets krystaller bliver ophidsede, frigiver elektroner. Disse elektroner rekombineres derefter med 'huller' i krystalmolekylstrukturen, en proces, der får krystallerne til at udsende lys, eller lysende. På grund af dette materiales fordelagtige egenskaber til brug i menneskekroppen, forskerne ønskede at teste og se, om dens luminescens kunne bruges til at overvåge temperaturen.

Teamet opvarmede zirkonium under en ultraviolet lampe, og fandt ud af, at da zirkoniums temperatur steg, dens luminescens intensiverede. Det samme skete, da et nær-infrarødt laserlys skinnede på materialet. Dette demonstrerede, at både varme og lys kunne bruges til at fremkalde luminescens i zirkoniumoxid.

Forskerne viste derefter, at zirconia-luminescens var synlig med det blotte øje, når det blev placeret bag et stykke knogle og belyst ved hjælp af en nær-infrarød laser.

Sammen, demonstrationerne tyder på, at zirconia potentielt kan overvåge indre kropstemperatur ved at injicere det og derefter skinne et nær-infrarødt laserlys på et målrettet sted, såsom hjernen. Intensiteten og levetiden for materialets luminescens afhænger af den omgivende temperatur.

"Selvom denne grundlæggende undersøgelse efterlader nogle vigtige spørgsmål uløste, dette værk er en ny og lovende anvendelse af [syntetiske selvlysende stoffer] på det medicinske område, "konkluderer forskerne. Fremadrettet, forskerne håber at opdage en metode, der gør bølgelængden af ​​luminescens fra zirkonium i området rød til nær-infrarød, da det giver bedre overførsel til menneskelige væv; dermed, giver mulighed for at få klarere information.