دستگاه فتودینامیک متیلن آبی تعبیه شده در داخل معده برای القای سیری برای درمان چاقی

جراحی چاقی موثرترین درمان برای تکرار وزن است و درمان چاقی آندوسکوپی برای اثر مشابه بدون تغییر آناتومیک ایجاد شده است. دستگاه القا کننده سیری داخل معده (ISD) یک روش کم تهاجمی برای القای سیری با فشار مداوم معده و تحریک سلول های تولید کننده گرلین است. برای تقویت اثرات درمانی ISD، درمان فتودینامیک (PDT) را می توان با تولید اکسیژن منفرد تحت تابش لیزر ترکیب کرد. متیلن بلو (MB)، به عنوان یک حساس کننده نور (PS)، روی سطح ISD برای تولید اکسیژن تکی برای تحریک یا تخریب سلول ها پوشانده شد. سلول‌های تولیدکننده گرلین به طور موثری ترشح گرلین را مهار کردند و سیگنال‌های سیری دستگاه گوارش را در مقایسه با دستگاه بدون پوشش MB از طریق PDT القا کردند. در اینجا، ISDهای تعبیه‌شده در MB توسعه یافتند و توانایی‌های پاسخ‌گویی به عکس آن‌ها در خود دستگاه و در شرایط آزمایشگاهی نشان داده شد. PDT با ISD تعبیه شده در MB با موفقیت در یک مدل خوک انجام شد که افزایش وزن بدن را 2 برابر کاهش داد (12٪ در PDT در مقابل 24٪ در گروه کنترل) و 2 برابر کاهش سطح گرلین (21.2 pg/ml در PDT در مقابل PDT). 45.1 pg/ml در کنترل) در هفته اول پس از عمل. این عمل ساده و منحصر به فرد دیدگاه را در PDT گسترش می دهد و انتظار می رود که یک درمان چاقی آندوسکوپی جدید باشد.

افزایش عملکرد دستگاه با نور

افزایش عملکرد دستگاه با نور

در سال 2019، محققان به رهبری Hwoon-Yong Jung و Jung-Hoon Park از مرکز پزشکی آسان، جمهوری کره، داده‌هایی را در مورد طراحی اولیه ISD خود منتشر کردند: یک استنت کاشته شده در قسمت تحتانی مری متصل به یک دیسک انعطاف‌پذیر که درست در داخل معده قرار گرفته است. طبق گزارش قبلی، استنت با فشار دادن مداوم به ناحیه معده که گرلین تولید می کند، با موفقیت افزایش وزن را در مدل های خوک کاهش داد. با این حال، کاهش سرعت افزایش وزن با عوارضی مانند رفلاکس اسید و مهاجرت دستگاه همراه بود.

برای طراحی مجدد ISD 2022، هدف تیم بهبود کارایی دستگاه و کاهش عوارض با استفاده از رویکردی متفاوت و مبتنی بر نور برای هدف قرار دادن گرلین بود. ISD جدید، که فقط برای چند دقیقه در معده است، اکنون شامل یک لیزر فیبر نوری نازک و یک دیسک انعطاف‌پذیر است که با متیلن بلو پوشانده شده است - یک رنگ بافت شناسی رایج. هنگامی که در معرض نور لیزر قرار می گیرد، متیلن بلو اکسید می شود و یک گونه اکسیژن فعال (ROS) ایجاد می کند که به سرعت برخی از سلول های تولید کننده گرلین را در تماس با دیسک پوشش داده شده از بین می برد.

پس از بهینه سازی طراحی دستگاه و سمیت ROS در شرایط آزمایشگاهی، محققانin vivo را در خوک های جوان انجام دادند.

کاهش وزن با لیزر؟

ایمپلنت داخل معده (آبی و خاکستری) با فشار دادن روی معده احساس سیری ایجاد می کند و هنگامی که توسط لیزر فیبر نوری (مشکی) فعال می شود، سلول های تولید کننده هورمون گرسنگی گرلین را از بین می برد.

چاقی یک نگرانی بهداشت جهانی است که می تواند منجر به طیف گسترده ای از بیماری ها مانند دیابت نوع 2، فشار خون بالا، سکته مغزی و سرطان شود. علاوه بر بهبود رژیم غذایی و ورزش، درمان چاقی ممکن است شامل جراحی چاقی و کاشت معده باشد.

اکنون، محققان در جمهوری کره نتایج آزمایش امیدوارکننده یک دستگاه غیرجراحی جدید و کم تهاجمی را برای کاهش وزن گزارش کرده‌اند. دستگاه تحریک کننده سیری داخل معده (ISD) به قسمت بالای معده فشار می آورد و حس سیری را تحریک می کند و با رنگ فعال شده با نور پوشیده شده است که برخی از سلول های سازنده هورمون گرسنگی، گرلین را از بین می برد.

نوروفوتونیک و طیف سنجی زیست پزشکی

کاربردهای لیزر در اصلاح سطح

معرفی

این کتاب به معرفی کاربردهای لیزر در اصلاح سطح، مانند روکش لیزری آلیاژهای Stellite و کامپوزیت های فلز و سرامیک می پردازد. علاوه بر این، نانومواد از جمله نانولوله‌های کربنی و نانوذرات Al2O3 وارد پردازش لیزری می‌شوند تا مقاومت در برابر دمای بالا، پایداری شیمیایی، و پوشش‌های کامپوزیتی مقاوم در برابر سایش و اکسیداسیون را تشکیل دهند. خوانندگان اطلاعات بیشتری در مورد اصل اساسی و کاربرد فناوری‌های روکش لیزری و سخت‌سازی سطح لیزری کسب خواهند کرد و بینش عمیقی در مورد فرآیند و ویژگی‌های افزایش سطح لیزر به کمک نانومواد به دست خواهند آورد. این مرجع برای محققان، مهندسان و دانشجویان در زمینه های مهندسی مکانیک، پردازش لیزر و مهندسی مواد فراهم می کند.

توموگرافی حالت کوانتومی شبکه عصبی نوری

خلاصه

توموگرافی حالت کوانتومی (QST) یک عنصر حیاتی برای تقریباً تمام جنبه‌های پردازش اطلاعات کوانتومی تجربی است. به عنوان آنالوگ تکنیک "تصویربرداری" در تنظیمات کوانتومی، QST به عنوان یک مشکل علم داده متولد می شود، جایی که تکنیک های یادگیری ماشین، به طور قابل توجهی شبکه های عصبی، به طور گسترده به کار گرفته شده اند. ما یک شبکه عصبی نوری (ONN) برای قطبش فوتونی کیوبیت QST ساخته و نشان می دهیم. ONN مجهز به توابع فعال سازی غیرخطی نوری داخلی مبتنی بر شفافیت القایی الکترومغناطیسی است. نتایج تجربی نشان می دهد که ONN ما می تواند پارامتر فاز حالت کیوبیت را به دقت تعیین کند. از آنجایی که اپتیک برای اتصالات کوانتومی بسیار مورد نیاز است، ONN-QST ما ممکن است به تحقق شبکه‌های کوانتومی نوری کمک کند و ایده‌های ترکیب هوش نوری مصنوعی با مطالعات اطلاعات کوانتومی را القا کند.

مجله فوتونیک پیشرفته

Advanced Photonics که توسط SPIE و چاپ لیزری چینی منتشر شده است، یک مجله بین المللی بسیار گزینشی، با دسترسی باز و منتشر کننده تحقیقات نوآورانه در همه زمینه های اپتیک و فوتونیک، از جمله تحقیقات بنیادی و کاربردی است.

روی جلد: تصویر بر اساس تحقیقات ارائه شده در مقاله "Mechanically reprogrammable Pancharatnam–Berry metasurface for microwaves" است.

Metasurface Pancharatnam–Berry قابل برنامه ریزی مجدد مکانیکی برای مایکروویو

هدایت حرارتی کاوشگر لیزری در خوشه‌های کهکشانی

سمت چپ: عکس هدف دینام متلاطم مستقر در تأسیسات احتراق ملی (NIF). هدف آزمایشی شامل دو فویل و یک جفت شبکه است که توسط سپرهای استوانه‌ای در کنار هم نگه داشته می‌شوند. هر هدف تقریباً به اندازه یک پنی است. سمت راست: تصویر پرتو ایکس از پلاسمای آشفته تولید شده در آزمایش‌ها، که در 28 ns پس از شلیک لیزر گرفته شده است. پلاسمای داغ پرتوهای ایکس نرمی ساطع می‌کند که محققان را قادر می‌سازد ویژگی‌های جریان آشفته را مشخص کنند و نوسانات دمای الکترون را که سرکوب شدید انتقال گرما را آشکار می‌کند، اندازه‌گیری کنند.

پلاسمای داغ، متلاطم و ضعیف، خوشه‌های کهکشانی غول‌پیکری را پر می‌کند که در مناطق بزرگی از کیهان امتداد دارند، اما دانشمندان هنوز نمی‌دانند چنین مناطقی چگونه گرمای خود را حفظ می‌کنند. یک تیم بین المللی از محققان بخشی از قدرتمندترین تاسیسات لیزری جهان را برای بازسازی شرایط شدید درون این خوشه ها به کار گرفتند.

با تولید یک میدان پلاسمایی کوچک اما متلاطم در مرکز مرکز احتراق ملی (NIF)، ایالات متحده، دانشمندان دریافتند که انتقال گرما در داخل پلاسما بسیار کمتر از حد انتظار است (Sci. Adv., doi: 10.1126/sciadv.abj6799) . محققان کشف کردند که الکترون‌های درون پلاسما در امتداد خطوط میدان مغناطیسی درهم‌پیچیده به جای برخورد با یکدیگر حرکت می‌کنند، بنابراین گرما بدون فرار باقی می‌ماند.

کاوش در شرایط اخترفیزیکی

بر اساس وب سایت آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور که NIF را در خود جای داده است، اگرچه اشتعال همجوشی هیدروژنی هدف اصلی NIF است، اخترفیزیکدانان همچنین می توانند با سیستم لیزر زمان آزمایشی برای کشف فیزیک پلاسماهای موجود در ستاره ها و سایر اجرام نجومی داشته باشند.

NIF دارای 192 لیزر شیشه ای فسفات قدرتمند است که با شلیک با هم، تا 2 مگا ژول انرژی متمرکز روی یک هدف کوچک تولید می کنند. با این حال، به گفته جیانلوکا گرگوری، محقق اصلی آزمایش خوشه کهکشانی، ماکت پلاسما تنها به کمی بیش از نیمی از زرادخانه لیزر NIF نیاز داشت. گرگوری، استاد فیزیک توضیح می‌دهد: «NIF برای استفاده از تمام 192 پرتو برای آزمایش‌های همجوشی طراحی شده است - اما آزمایش ما از جهت‌گیری هدف متفاوتی استفاده می‌کند و بنابراین همه پرتوها دید واضحی از فویل‌ها (یا کپسولی) ندارند که می‌خواهیم آنها را روشن کنیم. در دانشگاه آکسفورد انگلستان

دستگاهی که عمل پلاسما در آن انجام شد شامل دو دیسک نازک بود که توسط دو شبکه پلاستیکی و یک کپسول پر از گاز متصل شده بودند. محققان این دو دیسک را با 96 پرتو لیزر 351 نانومتری با فرکانس سه برابری منفجر کردند. شبکه‌ها با سیم‌های 300 میکرومتری با فاصله 300 میکرومتر از هم، آشفتگی را در داخل کپسول ایجاد کردند.

پس از پر کردن کپسول با مخلوطی از گازهای دوتریوم و هلیوم-3، دانشمندان با 60 پرتو لیزری با فرکانس سه برابری به آن برخورد کردند که حدود 43 کیلوژول را تنها در 900 ps ارسال می کرد. چهار پرتوی لیزر دیگر به عنوان یک کاوشگر پراکنده نوری تامسون برای اندازه‌گیری چگالی الکترون متوسط ​​در پلاسمای ایجاد شده به طور مختصر عمل کردند. (در برخی از آزمایش‌های آزمایشی، تیم آن کاوشگر را با یک سیستم پراکنده برگشتی جایگزین کرد که نور منعکس شده از آن چهار پرتو را اندازه‌گیری کرد تا سرعت آشفته در پلاسما را کمی‌سازی کند.)

گرگوری می‌گوید: اگرچه محققان قبلاً از تأسیسات لیزر OMEGA در دانشگاه روچستر ایالات متحده استفاده کرده بودند، گرگوری می‌گوید که این گروه به انرژی مورد نیاز NIF برای تولید سرعت‌های الکترونی بزرگ که منجر به تلاطم شدید و میدان‌های مغناطیسی در پلاسما می‌شود، نیاز داشتند. دانشمندان از FLASH، یک بسته محاسباتی از روچستر، برای طراحی پیکربندی آزمایشی و تفسیر نتایج استفاده کردند.

با وجود تفاوت‌های بزرگ در مقیاس بین یک خوشه کهکشانی و یک کپسول با قطر 860 میکرومتر، گرگوری مطمئن است که میکروفیزیک هر دو مشابه است. او می‌گوید: «عامل مهم در اینجا، نسبت مسیر آزاد میانگین برخورد به شعاع لارمور است. اولی فاصله بین دو برخورد است و دومی مدار دایره ای است که یک الکترون به دور یک خط میدان مغناطیسی می کند.

گرگوری می‌گوید در هر دو خوشه کهکشانی و در مرکز NIF، این نسبت بزرگ است - به این معنی که الکترون‌ها در اطراف خطوط میدان حرکت می‌کنند و با هم برخورد نمی‌کنند. از آنجایی که الکترون ها با هم برخورد نمی کنند، گرما را نیز به خوبی هدایت نمی کنند.

شبیه سازی های چند ماهه

به گفته گرگوری، تیم از زمان افتتاح NIF در سال 2010 روی این آزمایش‌ها کار کرده است. تیم گرگوری به دنبال زمان NIF بیشتری است تا بفهمد ذرات پرانرژی مانند پرتوهای کیهانی چگونه در پلاسمای داغ و پراکنده عمل می کنند.

این تیم شامل دانشمندانی از دانشگاه های شیکاگو، روچستر، پرینستون و استنفورد، ایالات متحده است. آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور؛ و از بریتانیا، فرانسه، آلمان و جمهوری کره.

وقتی موچین های نوری با زیست شناسی آشنا شدند

شیفتگی طولانی مدت آرتور اشکین به فشار نور، بینش جدیدی را در مورد نیروهای مکانیکی حاکم بر مولکول ها و سلول های بیولوژیکی ایجاد کرد.

ادامه دارد ...

مجله خبری اپتیک و فوتونیک

مجله خبری اپتیک و فوتونیک

شماره مارچ

فیبر نوری: از طریق شیشه ظاهر

وقتی موچین های نوری با زیست شناسی آشنا شدند

اپتیک در آفریقا، قسمت 2: تحقق وعده