Ny teknik til visualisering af blodgennemstrømning involverer kulnanorør og lasere

(Phys.org) —Stanford -forskere har udviklet en fluorescensbilledteknik, der giver dem mulighed for at se levende dyrs pulserende blodkar med enestående klarhed. Sammenlignet med konventionelle billeddannelsesteknikker, stigningen i skarphed er beslægtet med at tørre tåge af dine briller.

Teknikken, kaldet nær infrarød-II billeddannelse, eller NIR-II, involverer først at injicere vandopløselige carbon nanorør i den levende persons blodbaner.

Forskerne skinner derefter en laser (dens lys er i det nær-infrarøde område, en bølgelængde på ca. 0,8 mikron) over emnet; I dette tilfælde, en mus.

Lyset får de specialdesignede nanorør til at fluorescere ved en længere bølgelængde på 1-1,4 mikrometer, som derefter detekteres for at bestemme blodårernes struktur.

At nanorørene fluorescerer ved væsentligt længere bølgelængder end konventionelle billedteknikker er afgørende for at opnå de forbløffende klare billeder af de små blodkar:længere bølgelængde lys spreder mindre, og skaber dermed skarpere billeder af fartøjerne. En anden fordel ved at detektere så langt bølgelængdelys er, at detektoren registrerer mindre baggrundsstøj, da kroppen ikke producerer autofluorescens i dette bølgelængdeområde.

Udover at give fine detaljer, teknikken - udviklet af Stanford -forskere Hongjie Dai, professor i kemi; John Cooke, professor i kardiovaskulær medicin; og Ngan Huang, fungerende adjunkt i kardiotorakal kirurgi - har en hurtig billedoptagelsesrate, giver forskere mulighed for at måle blodgennemstrømning i næsten realtid.

Evnen til at opnå både blodgennemstrømningsinformation og klarhed over blodkar var ikke tidligere mulig, og vil være særligt nyttig til at studere dyremodeller for arteriel sygdom, såsom hvordan blodgennemstrømningen påvirkes af de arterielle blokeringer og indsnævringer, der forårsager, blandt andet, slagtilfælde og hjerteanfald.

"For medicinsk forskning, det er et meget flot værktøj til at se på funktioner i små dyr, "Sagde Dai." Det vil hjælpe os med bedre at forstå nogle vaskulære sygdomme, og hvordan de reagerer på terapi, og hvordan vi kan udtænke bedre behandlinger. "

Fordi NIR-II kun kan trænge igennem en centimeter, højst, ind i kroppen, det vil ikke erstatte andre billeddannelsesteknikker til mennesker, men det vil være en kraftfuld metode til at studere dyremodeller ved at udskifte eller supplere røntgen, CT, MR og laser Doppler teknikker.

Det næste trin i forskningen, og en der vil gøre teknologien lettere accepteret til brug hos mennesker, er at undersøge alternative fluorescerende molekyler, Sagde Dai. "Vi vil gerne finde noget mindre end carbon nanorørene, men det udsender lys ved den samme lange bølgelængde, så de let kan udskilles fra kroppen, og vi kan fjerne eventuelle bekymringer om toksicitet. "

Studiens hovedforfattere er kandidatstuderende Guosong Hong fra Institut for Kemi og forskningsassistent Jerry Lee fra School of Medicine. Andre medforfattere omfatter kandidatstuderende Joshua Robinson og postdoktorer Uwe Raaz og Liming Xie. Arbejdet blev støttet af National Cancer Institute, det nationale hjerte, Lung and Blood Institute og et Stanford Graduate Fellowship.

Værket blev offentliggjort online i Naturmedicin .