Actualités et informations sur le laser

Les faisceaux laser peuvent examiner les tissus humains comme jamais auparavant

faisceaux laser

La microscopie à fluorescence à feuille mince est une nouvelle méthode d'imagerie excitante qui exploite de fines feuilles de lumière pour faire des images de grands échantillons biologiques tels que des embryons de mouches et de poissons, des souris et même des morceaux de tissus humains. Et son utilisation pourrait conduire à un diagnostic moins intrusif et plus efficace pour les patients.

Nous avons récemment utilisé les propriétés inhabituelles des faisceaux laser en forme pour obtenir une image plus claire à l'intérieur des spécimens - en utilisant des faisceaux qui se courbent et se courbent dans les coins et deviennent plus brillants, plutôt que gradateurs, lorsqu'ils se déplacent.

En revanche, si vous maintenez un doigt brièvement devant un pointeur laser conventionnel, vous remarquerez que votre doigt brille car le faisceau diffuse la lumière dans toutes les directions et seulement une petite quantité de lumière - si elle existe - passe à travers.

La microscopie s'est développée à un rythme élevé depuis son développement il y a plus de 350 ans, mais il demeure difficile d'imager de grands échantillons tridimensionnels (3D). Cela signifie que les échantillons biologiques tendent à être des couches de cellules uniques cultivées sur une lame de verre mince, ce qui n'est pas un scénario très réaliste.

Les gens sont des êtres 3D et la recherche sur les maladies doit en tenir compte. Si une personne reçoit une drogue pour une maladie, ce serait bien si elle n'en provoquait pas une autre. C'est pour cette raison que beaucoup de recherches biomédicales évoluent vers des modèles 3D pour étudier plus précisément des maladies telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.

Cependant, la microscopie à fluorescence à microplaques est une technologie particulièrement adaptée à l'imagerie de grands volumes rapidement et sans causer de dommages. La géométrie de cette forme de microscopie a été initialement développée au début du 20ème siècle pour faciliter l'étude des nanoparticules.

Chimie en partie pour le développement de cette technologie, mais elle est tombée en panne plus tard. Ce n'est qu'avec l'avènement de l'illumination laser et des biomarqueurs fluorescents naturels que la microscopie optique a connu, au cours des deux dernières décennies, une renaissance de l'imagerie biomédicale.

Le manque de contraste dans une image peut s'avérer un obstacle important lorsqu'il s'agit d'imagerie de grands échantillons. C'est l'équivalent d'essayer de lire un livre avec des pages transparentes dans l'obscurité.

Si vous faites briller une torche sur le livre, les mots sur la page seront visibles, mais vous verrez aussi les mots devant et derrière la page que vous êtes en train de lire, ce qui rend extrêmement difficile de savoir quel mot provient de quelle page. Le même problème s'applique à essayer de voir à l'intérieur de grands échantillons en utilisant la microscopie à fluorescence.

Lorsque vous lisez la feuille de lumière, le livre devient à nouveau accessible simplement en tenant la torche sur le côté du livre et en le faisant briller sur chaque page séparément.

En microscopie optique, une fine couche de lumière est envoyée sur le côté de l'échantillon qui coupe la partie que vous voulez regarder. De cette façon, la fluorescence est toujours générée dans le plan d'intérêt, mais nulle part ailleurs et le résultat final est une image nette et claire. En rendant la feuille de lumière plus fine, les objets plus petits deviennent visibles.

Le vrai défi consiste à fabriquer une feuille de lumière super mince qui coupe un échantillon entier. Malgré l'approche d'imagerie innovante, la feuille de lumière est toujours régie par les règles de l'optique. Un faisceau laser standard - appelé faisceau gaussien - est limité par la divergence.

Si vous focalisez un rayon gaussien sur un point, il divergera et s'élargira après. Si vous le concentrez plus étroitement, il se développera plus rapidement. Cela limite la longueur des feuilles de lumière super-minces et ne peut donc pas être utilisé pour l'imagerie de grands objets.

Les chercheurs ont commencé à explorer l'utilisation de poutres exotiques avec des propriétés inhabituelles pour créer des feuilles de lumière en 2010. Ces faisceaux trichent et ne changent pas de forme ou de taille au cours de leurs déplacements et restent ainsi plus minces qu'un faisceau gaussien standard. un microscope à haute résolution et une grande zone d'imagerie.

Poutres exotiques pour la victoire

Les faisceaux de Bessel et les faisceaux d'Airy, qui ont été considérés comme donnant un «triplement» pour la microscopie, sont les plus remarquables des faisceaux exotiques pour contourner les règles.

Non seulement ces faisceaux exotiques permettent une plus grande résolution sur une grande zone d'imagerie, mais ils étendent également leur énergie, protégeant ainsi l'échantillon contre les dommages d'irradiation laser intenses. Ils résistent également à la diffusion et ne se déforment donc pas, ce qui se traduit par des feuilles de lumière et des images de haute qualité.

Récemment, nous avons pris le contrôle de la forme de ces faisceaux spéciaux, en utilisant des faisceaux et des feuilles de lumière qui peuvent croître en intensité et devenir plus brillants pendant leur voyage. L'utilisation de feuilles de lumière qui deviennent plus brillantes signifie que nous recevons plus de signaux provenant des échantillons profonds à l'intérieur, où l'absorption ferait normalement que la feuille de lumière et l'image deviendraient bruyantes et beaucoup plus faibles.

La technique repose sur le contrôle de la répartition de l'énergie dans l'échantillon. La façon naïve d'obtenir plus de signal des zones plus profondes d'un échantillon serait d'augmenter la puissance du laser, ce qui pourrait causer beaucoup de dommages à la surface de l'échantillon. En concentrant sélectivement plus d'énergie dans les couches profondes seulement, nous pouvons augmenter le signal d'une manière qui ne devrait pas nuire à l'échantillon.

Notre recherche a montré que cette approche de la lumière en forme est bénéfique pour l'imagerie lumineuse, mais nous pensons aussi qu'elle pourrait repousser les limites d'autres techniques d'imagerie optique telles que la tomographie par cohérence optique - une sorte d'imagerie par ultrasons optiques. trouver de nombreuses applications cliniques, y compris l'imagerie rétinienne.

C'est une période excitante pour travailler avec de tels faisceaux exotiques.
Les globes oculaires de vache laser tir sont aussi étonnants qu'ils sonnent Les lasers pourraient faire des ordinateurs 1 million de fois plus rapides
NOUVEAU PRODUIT
ARTICLES RÉCENTS