Laserowy mikroskop nowej generacji wykona operację

Badacze z University of British Columbia opracowali nowatorski model specjalistycznego mikroskopu, który jest w stanie nie tylko diagnozować schorzenia, ale także wykonywać niezwykle precyzyjne zabiegi bez naruszania skóry. Ta technologia mogłaby być przydatna między innymi w terapii czerniaka.

System opracowany przez naukowców umożliwia szybką analizę tkanek, a w razie zauważenia podejrzanej lub nietypowej struktury komórek, przeprowadzenie ultraprecyzyjnej operacji selektywnie targetującej zmiany chorobowe. Wszystko to może się odbyć bez naruszania skóry, wyłącznie za pomocą specjalistycznej wiązki laserowej. 

Specjalistyczna odmiana mikroskopu wielofotonowego umożliwia obserwację żywej tkanki do jednego milimetra głębokości przy zastosowaniu ultraszybkiej wiązki lasera na podczerwień. Tym, co odróżnia tę technologię od wcześniejszych jest możliwość skanowania tkanki metodą cyfrową, ale również leczenie zmian chorobowych poprzez intensyfikację ciepła wytwarzanego przez laser. 

Ultraprecyzyjna operacja dzięki laserowemu mikroskopowi

Stosowany do leczenia schorzeń skóry mikroskop umożliwia profesjonalistom z zakresu medycyny wskazanie dokładnej lokalizacji nieprawidłowości, zdiagnozowanie ich oraz natychmiastowe wyleczenie. Tę metodę można zastosować wobec wielu struktur ciała, do których dociera wiązka lasera i wymagających bardzo precyzyjnej terapii. Mowa między innymi o nerwach oraz naczyniach krwionośnych w skórze, oczach, mózgu, a także innych strukturach witalnych. Ta technologia pozwala na zmianę ścieżki naczyń krwionośnych bez wpływania na otaczające ją naczynia czy tkanki, co z punktu widzenia diagnostyki i skanowania chorób, takich jak rak skóry mogłoby być potencjalnie rewolucyjne. 

Laserowy mikroskop nowej generacji — pionierska i interdyscyplinarna technologia

Badacze chcieli, żeby technologia mikroskopu multifotonowego stała się bardziej wszechstronna, a zarazem precyzyjna. Pragnęli, aby możliwa była identyfikacja tego, co dzieje się pod skórą z wielu perspektyw. Pozwoliłoby to na odtworzenie wyglądu wielu miejsc na ciele. Zaczęli zastanawiać się czy udałoby się przekształcić narzędzie diagnostyczne w kliniczne poprzez zwiększenie siły lasera. Efekty okazały się ogromnie ekscytujące. Zespół z British Columbia był pierwszym, który zdołał osiągnąć efekt szybkiego wideoobrazowania umożliwiającego aplikację kliniczną, a także jedynym na świecie, jaki opracował tę technologię do zastosowań terapeutycznych. 

Naukowcy współpracowali z szeregiem wydziałów swojej uczelni, w tym z inżynierią mechaniczną i elektryczną oraz okulistyką, żeby przygotować różne wersje technologii. Badania w tym kierunku obejmują wynalezienie miniaturowej wersji urządzenia, które mogłoby zostać użyte do przeprowadzania analiz mikroskopowych i leczenia podczas endoskopii. Jest to nieinwazyjna procedura stosowana do badania przewodu pokarmowego przy pomocy elastycznej rurki wyposażonej w lampkę oraz kamerę. 

Laserowy mikroskop sprawdzi brzmienie komórek

Wiosną tego roku naukowcy dokonali także innego odkrycia powiązanego z metodą laserową. Badacze z California Institute of Technology wykorzystali technologię mikroskopu fotoakustycznego do analizy właściwości metabolicznych komórek nowotworowych, używając wiązki lasera i ultradźwiękowej detekcji wysokiej częstotliwości.

Wspomniana technologia pozwoli zmierzyć się z jedną z największych bolączek dotyczących terapii antynowotworowej, czyli z brakiem spójności wśród komórek rakowych. Mogą one różnić się pod względem genetyki, zachowania oraz podatności na chemioterapię nawet w ramach jednego guza. W tym sensie wykonanie analizy metabolicznej komórek jest bardzo trudne, a stosowane dotąd metody nie przynosiły satysfakcjonujących rezultatów. 

Naukowcy z Kalifornii postanowili zastosować mikroskop fotoakustyczny, którego działanie polega na wprawianiu badanych próbek w stan drżenia (wibracje), co umożliwia obrazowanie komórek, naczyń krwionośnych oraz tkanek. Jego użyteczność została poszerzona o pomiar zużycia tlenu. Daje to możliwość bardziej precyzyjnego badania komórek nowotworowych. Zostają one umieszczane w wypełnionych krwią pojemnikach, a mierzenie wykorzystania tlenu pozwala stwierdzić, które z nich mają wyższy metabolizm. Metoda opracowana przez badaczy sprawia, że dochodzi do dokładnego sprawdzenia ilości spożytkowania tlenu poprzez wykorzystanie wiązki laserowej wprawiającej hemoglobinę we krwi w ruch — komórki zaczynają wydawać dźwięki.

Bibliografia  zwiń/rozwiń

  1. H. Lui, J. Zhao, Z. Wu i in., Precise closure of single blood vessels via multiphoton absorption-based photothermolysis, „Science Advances”, nr 5 (5) 2019.
  2. University of British Columbia, A new way of diagnosing and treating disease without cutting skin: Researchers develop new laser microscope that could be „revolutionary” for treatment of diseases such as skin cancer, „ScienceDaily” [online], www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190515144020.htm, [dostęp: 20.05.2019].
  3. P. Hai, S. Xu, T. Imai i in., High-throughput, label-free, single-cell photoacoustic microscopy of intratumoral metabolic heterogeneity, „Nature Biomedical Engineering” [online], DOI: 10.1038/s41551-019-0376-5, [dostęp: 20.05.2019].

Podziel się: