Forscher der City University of Hong Kong (CityU) haben ein neuartiges multispektrales, super-niedrigdosiertes photoakustisches Mikroskopsystem entwickelt, das die Empfindlichkeitsgrenzen herkömmlicher Methoden überwindet. Dieser Durchbruch verbessert die Empfindlichkeit um etwa 33-mal und ermöglicht hochwertige in-vivo-anatomische und funktionelle Bildgebung. Das System nutzt einen kostengünstigen Mehrwellenlängen-Gepulslaser und einen 4D spektral-räumlichen Filteralgorithmus. Es reduziert Gewebestörungen, minimiert das Photobleichen, erweitert die Palette der molekularen und Nanosonden und ist im Vergleich zu bestehenden Technologien erschwinglicher. Die Forscher planen, die Anwendung des Systems in der biologischen Bildgebung weiter zu erforschen und tragbare oder transportable Mikroskopie zu entwickeln.



Einführung

In den letzten Jahren hat die Bildgebungstechnologie sowohl in der Medizin als auch in der biologischen Forschung bedeutende Fortschritte gemacht. Forscher an der City University of Hong Kong (CityU) haben ein Multi-Spektral Super-Niedrigdosis-Photoakustische Mikroskopie-System entwickelt, das die Empfindlichkeitsgrenzen herkömmlicher Methoden überwindet. Dieser Durchbruch in der Bildgebungstechnologie verbessert die Empfindlichkeit um etwa 33 mal und ermöglicht hochwertige in vivo anatomische und funktionelle Bildgebung.

Die Einschränkungen der traditionellen Photoakustischen Mikroskopie

Die traditionelle photoakustische Mikroskopie wird durch mehrere Einschränkungen behindert, die ihre Effektivität bei der Erfassung genauer und detaillierter Bilder beeinträchtigen. Eine wesentliche Einschränkung ist die Empfindlichkeitsbegrenzung, die die Qualität und Auflösung der aufgenommenen Bilder begrenzt. Die Forscher an der CityU haben diese Einschränkung jedoch erfolgreich mit ihrem innovativen Ansatz bewältigt.

Erhöhte Empfindlichkeit durch Multi-Spektrale Bildgebung

Die Multi-Spektrale Eigenschaft des entwickelten photoakustischen Mikroskopie-Systems ermöglicht eine verbesserte Empfindlichkeit. Durch den Einsatz eines kostengünstigen Mehrwellenlaser-Pulses haben die Forscher die Fähigkeit des Systems verbessert, Signale verschiedener Wellenlängen des Lichts zu erfassen und aufzuzeichnen. Dies ermöglicht eine umfassendere und detailliertere Bildgebung von biologischen Geweben und Strukturen.

4D Spektral-Räumlicher Filteralgorithmus

Zusätzlich zur Multi-Spektralen Eigenschaft beinhaltet das System einen 4D Spektral-Räumlichen Filteralgorithmus. Dieser Algorithmus verbessert die Klarheit und Genauigkeit der Bilder, indem unerwünschte Störungen und Artefakte reduziert werden. Durch effizientes Entfernen dieser Störungen haben die Forscher die Gesamtqualität der aufgenommenen Bilder erheblich verbessert.

Vorteile des entwickelten Systems

Das von der CityU entwickelte Multi-Spektral Super-Niedrigdosis-Photoakustische Mikroskopie-System bietet verschiedene Vorteile gegenüber bestehenden Technologien.

Minimierung von Gewebestörungen

Einer der Hauptvorteile dieses Systems besteht darin, dass es in der Lage ist, Gewebestörungen während der Bildgebung zu minimieren. Durch den Einsatz eines Super-Niedrigdosis-Ansatzes stellt das System sicher, dass das Gewebe einer minimalen Photonenenergie ausgesetzt ist. Dadurch wird das Risiko von Gewebeschäden und negativen Auswirkungen auf die untersuchten Objekte reduziert.

Reduzierung der Photobleichung

Ein weiterer bedeutender Vorteil des entwickelten Systems besteht darin, dass es die Photobleichung minimiert. Photobleichung bezieht sich auf das Verblassen oder die Degradation fluoreszierender Moleküle aufgrund übermäßiger Lichtexposition. Der Niedrigdosis-Ansatz dieses Systems begrenzt die Belichtungszeit und -intensität, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Photobleichung verringert wird. Dies ermöglicht längere und effektivere Bildgebungssitzungen.

Erweiterter Bereich molekularer und Nano-Sonden

Die verbesserte Empfindlichkeit des Systems erweitert den Bereich molekularer und Nano-Sonden, die für die Bildgebung verwendet werden können. Mit der verbesserten Fähigkeit, Signale von verschiedenen Wellenlängen zu erfassen, kann ein breiteres Spektrum von Kontrastmitteln und Markern für eine bessere Bildgebung bestimmter Strukturen oder Funktionen in biologischen Proben verwendet werden.

Bezahlbarkeit

Neben seinen technischen Fortschritten ist das entwickelte System auch im Vergleich zu bestehenden Technologien preisgünstiger. Durch den Einsatz eines kostengünstigen Mehrwellenlaser-Pulses wird der Gesamtpreis des Systems reduziert, was es für Forscher und medizinisches Fachpersonal zugänglicher macht.

Zukünftige Auswirkungen und Anwendungen

Die Forscher an der CityU planen weitere Untersuchungen zur Anwendung des Multi-Spektral Super-Niedrigdosis-Photoakustischen Mikroskopie-Systems in verschiedenen Bereichen der biologischen Bildgebung. Sie beabsichtigen, die Technologie weiter zu verbessern und ihre Fähigkeiten zur Erfassung hochwertiger in vivo Bilder weiter auszubauen. Darüber hinaus könnte die Entwicklung einer tragbaren oder tragbaren Mikroskopie mit Hilfe dieses Systems die Point-of-Care-Diagnostik revolutionieren und Bildgebungstechnologien näher an Patienten und Gesundheitseinrichtungen bringen.

Fazit

Das Multi-Spektral Super-Niedrigdosis-Photoakustische Mikroskopie-System, das von Forschern an der City University of Hong Kong entwickelt wurde, ist ein Durchbruch in der Bildgebungstechnologie. Durch die Überwindung der Empfindlichkeitsgrenzen herkömmlicher Methoden ermöglicht dieses System hochwertige und detaillierte Bildgebung von biologischem Gewebe und Strukturen. Mit seiner Fähigkeit, Gewebestörungen zu reduzieren, Photobleichung zu minimieren, den Bereich molekularer und Nano-Sonden zu erweitern und der Bezahlbarkeit, bietet diese Technologie ein enormes Potenzial für verschiedene Anwendungen in Forschung und Gesundheitswesen.


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