گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

میکروسکوپ تصویربرداری طول عمر فلورسانس

میکروسکوپ تصویربرداری طول عمر فلورسانس

تصویربرداری طول عمر فلورسانس (FLIM) روشی است که بر اساس اصل طول عمر فلورسانس (زمان مورد نیاز فلوروفور برای بازگشت به حالت اولیه از حالت برانگیخته) کار می کند. FLIM برای نشان دادن پراکندگی فضایی طول عمر مولکول ها در حالت برانگیخته در تصاویر میکروسکوپی استفاده می شود. سیستم FLIM در دو حوزه فرکانس و زمان اجرا می شود.

اطلاعات طول عمر فلورسانس در سنجش محیط محلی، تشخیص فعل و انفعالات مولکولی، تشخیص تغییرات ساختاری، تمایز چندین برچسب یا حذف پس‌زمینه، مشخصه‌یابی بافت با فلورسانس خودکار و تعیین خصوصیات، و کنترل کیفیت مواد جدید استفاده می‌شود.

اپتیک بافت

اپتیک بافت، تعامل لیزر-بافت، و مهندسی بافت. در این جلسه موضوعاتی مانند فوتون ها به علاوه اولتراسوند ارائه می شود: تصویربرداری و سنجش، بیوفوتونیک و پاسخ ایمنی، و نور پلاریزه و تکانه زاویه ای نوری برای تشخیص های زیست پزشکی.

تحقیقات بیوفتونیک در آسیب و بازیابی عصبی

تحقیقات بیوفوتونیک در آسیب و بازیابی عصبی

میزبان: گروه فنی به دام انداختن و دستکاری نوری در زیست شناسی مولکولی و سلولی

با مهندس شکوفه ساتری

طی سال‌ها، بسیاری از تکنیک‌های بیوفوتونیک در درک عملکرد سیستم عصبی مرکزی اهمیت پیدا کرده‌اند. موچین های نوری، امواج ضربه ای ناشی از لیزر و قیچی های نوری همگی برای مطالعه عملکرد عصبی و آسیب شناسی مورد استفاده قرار گرفته اند.

در این وبینار  در مورد چگونگی تأثیر بیوفوتونیک بر مطالعه آسیب مغزی تروماتیک بحث خواهد کرد. آسیب مغزی تروماتیک اغلب در اثر ضربه به سر ایجاد می شود. با این حال، مکانیسم های سلولی آن هنوز به خوبی درک نشده است.  تحقیقات خود را در مورد فرآیندهای سلولی عمیق تر در حال انجام بحث خواهد کرد. و همچنین پیاده‌سازی سیستم‌های بیوفوتونیک هیبریدی، طراحی شده برای مطالعه تغییرات مورفولوژی سلولی و شبیه‌سازی و بررسی پویا آسیب در مغز.

سطح موضوع: متوسط ​​- دانش پایه در مورد موضوع را فرض می کند

آنچه خواهید آموخت:

مفهوم موچین نوری، قیچی نوری، و امواج ضربه ای ناشی از لیزر

مورفولوژی سلولی و دینامیک نورون ها

نحوه استفاده از بیوفوتونیک برای مطالعه نورون ها

چه کسانی باید شرکت کنند:

فیزیکدانان، زیست شناسان و مهندسان علاقه مند به تله گذاری نوری، بیوتکنولوژی، نور ساختاریافته، فیزیک بیولوژیکی و تحقیقات نوروفوتونیک

لیزر درمانی به صرع سخت می رسد

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

برای دهه‌ها، رایج‌ترین درمان‌های مورد استفاده برای صرع، داروسازی یا جراحی برداشتن بود که شامل برداشتن بخشی از بافت مغز از جایی که تشنج بیمار منشأ می‌گیرد، می‌شود. این درمان ها می توانند به خوبی کار کنند و در بسیاری از موارد بهترین گزینه درمانی هستند، اما همچنین می توانند عوارض جانبی ناتوان کننده ای ایجاد کنند. برای برخی از بیماران، درمان دارویی بی اثر بوده و آنها را به جستجوی راه حل دیگری واداشته است. لیزر درمانی مدرن هم در مطالعات بالینی و هم در مطالعات اثبات مفهوم نشان داده شده است که به طور بالقوه برای بسیاری مفید یا حتی درمانی است، زیرا توانایی منحصر به فرد آن در هدف قرار دادن دقیق بافت مغز آسیب دیده و متوقف کردن یا حداقل به حداقل رساندن سیگنال های نامنظم ناشی از آن است.

تخمین زده می شود که 1.2٪ از جمعیت ایالات متحده به صرع فعال مبتلا هستند و از هر 26 نفر یک نفر در طول زندگی خود به آن مبتلا می شود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، 50 میلیون نفر در سراسر جهان به این اختلال عصبی مبتلا هستند. صرع عمومی وضعیتی است که در آن عدم تعادل اتصالات عصبی تحریکی و مهاری می تواند باعث ایجاد تشنج در سراسر مغز شود. صرع کانونی شامل عدم تعادلی است که در یک ناحیه از مغز شروع می شود و به مناطق بزرگتر منتشر می شود.

صرع معمولاً پس از تجربه دو یا چند تشنج، بدون محرک شناخته شده، با فاصله بیش از 24 ساعت تشخیص داده می شود. تشنج باعث حرکات کوتاه و غیرارادی می شود که ممکن است همراه با از دست دادن هوشیاری یا سایر عملکردها رخ دهد.

چندین اشکال لیزر درمانی، از جمله ابلیشن، بیش از یک دهه است که برای درمان انواع خاصی از صرع استفاده می شود. تحقیقات مداوم در مورد استفاده از انواع مختلف لیزر در طول موج‌های خاص، پتانسیل آن‌ها را برای جلوگیری از عود تشنج نشان داده است، که می‌تواند به افرادی که از آن رنج می‌برند و درمان‌های دیگر به آنها کمک نکرده است، اجازه دهد تا زندگی عادی داشته باشند.

جایگزینی برای چاقوی جراحی

تیمی از محققان و پزشکان در دانشگاه کرنل روش‌های منحصر به فردی را آزمایش کرده‌اند که از لیزرهای پالسی می‌توان برای کاهش و احتمالاً از بین بردن تشنج در حیوانات استفاده کرد. در حالی که کاربرد بالینی انسان احتمالاً سال‌ها دورتر است، این تیم با یافته‌های تحقیقات خود تا کنون تشویق شده است.

کریس شافر، دانشیار دانشکده مهندسی بیومدیکال Meinig در کورنل، می گوید: «درمان درمانی استاندارد برای صرع کانونی برداشتن است که می تواند به خوبی کار کند، اما همچنین می تواند نقایص عصبی دائمی ایجاد کند.

روش‌های تصویربرداری نشان داده‌اند که بیشتر تشنج‌ها از طریق اتصالات عصبی جانبی زیرسطحی در لایه‌های قشری خاص در مغز گسترش می‌یابند. قطع اتصالات ناکارآمد خاص به جای برداشتن کل کانون صرع می تواند نقایص عصبی را که گاهی اوقات در اثر جراحی صرع ایجاد می شود کاهش دهد. با این حال، برش اتصالات عصبی زیرسطحی روشی است که نمی توان آن را با چاقوی جراحی مکانیکی انجام داد.

شافر گفت: «در کارمان، ما می‌خواستیم یک اسکالپل لیزری دقیق ایجاد کنیم و پالس‌های لیزری داشته باشیم که می‌تواند به شدت، در عمق بافت، بدون تأثیر بر بافت اطراف، برش دهد.

او و تیم تحقیقاتی کرنل از لیزر Ti:Sapphire (شکل 1) استفاده کردند که در 800 نانومتر ساطع می‌کرد که پالس‌های 50 fs ایجاد می‌کرد تا برش‌های قشر زیرسطحی به وسعت 100 میکرومتر را به عمق 1 میلی‌متر در نئوکورتیس موش برش دهد. این برش ها یک "جعبه" در اطراف کانون صرع ناشی از مواد شیمیایی ایجاد کردند که انتشار تشنج را مسدود کرد.

تخمین زده می شود که 1.2٪ از جمعیت ایالات متحده به صرع فعال مبتلا هستند و از هر 26 نفر یک نفر در طول زندگی خود به آن مبتلا می شود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، 50 میلیون نفر در سراسر جهان به این اختلال عصبی مبتلا هستند. صرع عمومی وضعیتی است که در آن عدم تعادل اتصالات عصبی تحریکی و مهاری می تواند باعث ایجاد تشنج در سراسر مغز شود. صرع کانونی شامل عدم تعادلی است که در یک ناحیه از مغز شروع می شود و به مناطق بزرگتر منتشر می شود.

صرع معمولاً پس از تجربه دو یا چند تشنج، بدون محرک شناخته شده، با فاصله بیش از 24 ساعت تشخیص داده می شود. تشنج باعث حرکات کوتاه و غیرارادی می شود که ممکن است همراه با از دست دادن هوشیاری یا سایر عملکردها رخ دهد.

چندین اشکال لیزر درمانی، از جمله ابلیشن، بیش از یک دهه است که برای درمان انواع خاصی از صرع استفاده می شود. تحقیقات مداوم در مورد استفاده از انواع مختلف لیزر در طول موج‌های خاص، پتانسیل آن‌ها را برای جلوگیری از عود تشنج نشان داده است، که می‌تواند به افرادی که از آن رنج می‌برند و درمان‌های دیگر به آنها کمک نکرده است، اجازه دهد تا زندگی عادی داشته باشند.

جایگزینی برای چاقوی جراحی

تیمی از محققان و پزشکان در دانشگاه کرنل روش‌های منحصر به فردی را آزمایش کرده‌اند که از لیزرهای پالسی می‌توان برای کاهش و احتمالاً از بین بردن تشنج در حیوانات استفاده کرد. در حالی که کاربرد بالینی انسان احتمالاً سال‌ها دورتر است، این تیم با یافته‌های تحقیقات خود تا کنون تشویق شده است.

کریس شافر، دانشیار دانشکده مهندسی بیومدیکال Meinig در کورنل، می گوید: «درمان درمانی استاندارد برای صرع کانونی برداشتن است که می تواند به خوبی کار کند، اما همچنین می تواند نقایص عصبی دائمی ایجاد کند.

روش‌های تصویربرداری نشان داده‌اند که بیشتر تشنج‌ها از طریق اتصالات عصبی جانبی زیرسطحی در لایه‌های قشری خاص در مغز گسترش می‌یابند. قطع اتصالات ناکارآمد خاص به جای برداشتن کل کانون صرع می تواند نقایص عصبی را که گاهی اوقات در اثر جراحی صرع ایجاد می شود کاهش دهد. با این حال، برش اتصالات عصبی زیرسطحی روشی است که نمی توان آن را با چاقوی جراحی مکانیکی انجام داد.

شافر گفت: «در کارمان، ما می‌خواستیم یک اسکالپل لیزری دقیق ایجاد کنیم و پالس‌های لیزری داشته باشیم که می‌تواند به شدت، در عمق بافت، بدون تأثیر بر بافت اطراف، برش دهد.

او و تیم تحقیقاتی کرنل از لیزر Ti:Sapphire (شکل 1) استفاده کردند که در 800 نانومتر ساطع می‌کرد که پالس‌های 50 fs ایجاد می‌کرد تا برش‌های قشر زیرسطحی به وسعت 100 میکرومتر را به عمق 1 میلی‌متر در نئوکورتیس موش برش دهد. این برش ها یک "جعبه" در اطراف کانون صرع ناشی از مواد شیمیایی ایجاد کردند که انتشار تشنج را مسدود کرد.

کتاب تصویربرداری زیست پزشکی نوری

  تصویربرداری زیست پزشکی نوری بررسی گسترده ای از فناوری ها، برنامه ها و بازارهای تصویربرداری زیست پزشکی نوری ارائه می دهد، زیرا فقط Photonics Media می تواند آن را تولید کند.

این مجموعه مقاله منبعی کاربردی برای کسانی است که در تحقیق و توسعه فناوری های مربوطه مشغولند و برای هر کسی که علاقه مند به وضعیت فعلی این بخش به سرعت در حال پیشرفت از صنعت فوتونیک است.

این کتاب 330 صفحه ای که عمدتاً از مجله بیوفوتونیک  طراحی شده است شامل 48 مقاله در طیف گسترده ای از موضوعات است. بسیاری از مقالات توسط محققان، دانشمندان، مهندسان و دیگرانی که در لبه پیشروی اپتیک زیست پزشکی و فوتونیک کار می کنند نوشته شده است. مشارکت‌های دیگر از سوی بسیاری از ویراستاران با استعداد و ویراستاران مشارکتی است که گزارش‌های آنها در تعمیق درک خوانندگان ما از موضوع بسیار مؤثر بوده است.

شامل بخش هایی در مورد:

توموگرافی انسجام نوری

تصویربرداری فوتو آکوستیک

طیف سنجی نوری

میکروسکوپ فلورسانس

میکروسکوپ چند فوتونی

میکروسکوپ با وضوح فوق العاده

مجلات Photonics Media منابعی را در اختیار خوانندگان ما قرار می دهند تا به آنها در انجام کارهایشان کمک کنند. این مجموعه تمرکز مشابهی دارد: با انتخاب دقیق طیف وسیعی از مقالات از آرشیو گسترده خود، قصد داریم منبعی غنی و معاصر در زمینه تصویربرداری زیست پزشکی نوری ارائه کنیم. ما فکر می کنیم که این یک افزونه ارزشمند برای کتابخانه مرجع شما خواهد بود.

طیف سنجی رامان به سرعت COVID-19 را تشخیص می دهد

طیف سنجی رامان به تشخیص سریع ابزاری کلیدی در مبارزه با همه‌گیری COVID-19 برای ردیابی دقیق این ویروس است که کجا بوده است و کجا ممکن است به بعد منتقل شود. Guenther یک تکنیک طیف‌سنجی رامان ارتقا یافته سطحی را ارائه می‌کند که از نانوذرات فلزی و تحریک لیزری برای افزایش تشخیص ردیابی شاخص‌های ویروسی مانند پروتئین اسپایک یا آنتی‌بادی‌های حاصل استفاده می‌کند.سرعت COVID-19 را تشخیص می دهد

تغییر شکل بافت شناسی با یادگیری عمیق

یادگیری عمیق دسته ای از تکنیک های یادگیری ماشینی است که از شبکه های عصبی مصنوعی چند لایه برای تجزیه و تحلیل خودکار سیگنال ها یا داده ها استفاده می کند. این نام از ساختار کلی شبکه‌های عصبی عمیق گرفته شده است که از چندین لایه از نورون‌های مصنوعی تشکیل شده‌اند که هر یک عملیات غیرخطی را انجام می‌دهند و روی هم قرار گرفته‌اند. فراتر از کاربردهای رایج، مانند تشخیص و برچسب گذاری ویژگی های خاص در تصاویر، یادگیری عمیق فرصت های متعددی را برای ایجاد تحول در شکل گیری تصویر، بازسازی و میدان های حسی در اختیار دارد. در واقع، یادگیری عمیق بسیار قدرتمند است و محققان اپتیک را با آنچه می تواند برای پیشرفت میکروسکوپ نوری و معرفی روش های جدید بازسازی و تبدیل تصویر به دست آورد، شگفت زده کرده است. طراحی‌ها و دستگاه‌های نوری الهام‌گرفته از فیزیک به سمت طرح‌های مبتنی بر داده حرکت می‌کنند که سخت‌افزار نوری و نرم‌افزار نوری نسل بعدی میکروسکوپ و سنجش را تغییر می‌دهند و این دو را به روش‌های جدیدی ترکیب می‌کنند.

اوزجان یک تصویر را نمونه برداری می کند و سپس با استفاده از کامپیوتر روی آن عمل می کند. با استفاده از یادگیری عمیق، میکروسکوپ‌ها و حسگرهای نوری نسل بعدی یک صحنه یا یک شی را درک می‌کنند و بر این اساس تصمیم می‌گیرند که چگونه و چه چیزی را براساس یک کار مشخص نمونه‌برداری کنند. این امر مستلزم پیوند کامل یادگیری عمیق با سخت افزار میکروسکوپ نوری جدید است که بر اساس داده ها طراحی شده است. برای چنین میکروسکوپ فکری، یادگیری بدون نظارت کلیدی برای افزایش تأثیر آن بر حوزه‌های مختلف علم و مهندسی است، که در آن دسترسی به داده‌های تصویر برچسب‌گذاری شده ممکن است فوراً در دسترس نباشد یا ممکن است پرهزینه و دشوار باشد. او مروری بر کار اخیر در مورد استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق در پیشرفت میکروسکوپ محاسباتی و سیستم‌های سنجش ارائه می‌کند و کاربردهای زیست پزشکی این سیستم‌ها را پوشش می‌دهد.

گروه آموزشی شکوفه ساتری

طیف سنجی پراکندگی نور قطبی (PLSS)

طیف سنجی پراکخلاصه

طیف سنجی پراکندگی نور پلاریزه (PLSS) یک تکنیک نوری امیدوار کننده است که برای تشخیص سرطان توسعه یافته است ، که نور پراکندگی منفرد را برای استنباط اطلاعات مورفولوژیکی سلولهای اپیتلیال استخراج می کند. با این حال ، PLSS سنتی از یک قطبنده قابل چرخش یا دو قطبی کننده متعامد برای تصفیه نور پراکنده استفاده می کند ، که ساخت آندوسکوپ PLSS را پیچیده و چالش برانگیز می کند. در اینجا ، ما یک PLSS عکس فوری با یک مسیر نوری واحد برای دریافت مستقیم نور پراکنده برای اولین بار پیشنهاد می کنیم. تنها نور پراکندگی با استفاده از قطبیت سنجی طیفی مدوله شده و با استفاده از روش تکراری اسلاید پیوسته رمزگشایی می شود. برای تأیید روش از هر دو محلول میکروسفر پلی استایرن و نمونه های سرطان معده ex vivo استفاده می شود. نتایج تجربی PLSS عکس فوری با نتایج PLSS سنتی مطابقت دارد. روش پیشنهادی پتانسیلی برای ایجاد سیستم های آندوسکوپ PLSS در آینده دارد.

کلمات کلیدی: پارامترهای استوکس؛ سرطان معده؛ طیف سنجی پراکندگی نور قطبی شده ؛ تنها نور پراکنده ؛ قطب سنجی تعدیل طیفیندگی نور قطبی شده با استفاده از پلاریمتری تعدیل طیفی برای تشخیص زودهنگام سرطان معده