کاربرد بیوفوتونیک در مراقبت های بهداشتی

نمونه های برجسته بیوفوتونیک با قابلیت بالقوه در بخش مراقبت های بهداشتی شامل طیف سنجی رامان ، تصویربرداری فرا طیفی و OCT می باشد.

جراحی رادیویی

استفاده از فناوری لیزر در مراقبت های بهداشتی می تواند تشخیص را دقیق تر کند (اعتبار: Universe Optics)

بیوفوتونیک علم تولید و استفاده از فوتون یا نور برای تصویربرداری ، شناسایی و مهندسی مواد بیولوژیکی است. پتانسیل این فناوری در بهینه سازی تشخیص و درمان بسیار زیاد است. النا بلتکایا ، رهبر پروژه در کنسرسیوم صنعت فوتونیک اروپا ، درباره اهمیت آن برای این صنعت صحبت می کند.

بیوفوتونیک نقش کلیدی در توسعه ابزارهای جدید مراقبت های بهداشتی ایفا می کند که روشهای کمتر یا غیرتهاجمی را برای افزایش مشاهده و اندازه گیری علائم ارائه می دهند ، درمان زودتر بیماران را امکان پذیر می کند و مقرون به صرفه است.

فن آوری های بیوفوتونیک شامل فلورسانس ، تصویربرداری فراطیفی و بازتابی منتشر ، طیف سنجی رامان ، OCT (توموگرافی انسجام نوری) و درمان فوتودینامیکی و همچنین سایر راه حل های درمانی ناشی از نور است.

در تشخیص ، روش های مبتنی بر فوتونیک به دلیل داده های چند بعدی که جمع آوری و تجزیه و تحلیل می شود ، مفید است.

به عنوان مثال ، با تصویربرداری فراطیفی ، تهاجم غیر حداقل یا حداقل امکان تصویربرداری یا حس مکرر با وضوح مکانی و زمانی بالا تا مقیاس سلولها و مولکولها را می دهد. به عنوان مثال ، با طیف سنجی Raman.

برای کاربردهای درمانی ، از نور می توان برای فعال کردن ترکیبات شیمیایی حساس به نور استفاده کرد که امکان درمان فوتودینامیکی را فراهم می کند.

همچنین می توان از انرژیهای زیاد نور برای تغییر خواص شیمیایی یا مکانیکی بافت یا گروهی از سلولها مانند حین فرسایش استفاده کرد.

به طور طبیعی ، لیزرها نقش مهمی در بیوفوتونیک ایفا می کنند. محدوده طول موج مورد استفاده بین 600 نانومتر (قابل مشاهده) و 3000 نانومتر (نزدیک مادون قرمز) گسترش دارد.

سایر الزامات شامل افزایش پایداری ، نویز کم و کیفیت پرتو خوب است.

شرکت تولیدی فرانسوی OXXIUS تقاضای منابع نوری برای بیوفوتونیک را با ارائه لیزرها از جمله پانل بزرگی از طول موج ، که مطابق با فلوروفورهای متداول و سایر روشهای برهمکنش ماده و نور است ، برطرف می کند.

منابع تک لیزری OXXIUS-یا SLM (حالت طولی تک)-منابع لیزری با تأکید بر پایداری آنها طراحی شده اند. بدون حالت حالت در حین کار و تنظیمات قدرت ؛ ثبات فرکانس در برابر تغییرات دما ؛ و عدم تغییر فرکانس بین چرخه های روشن/خاموش ، نیاز به کالیبراسیون را سرکوب می کند.

این پیشرفت ها ، همراه با بهبود سایر اجزای بیوفوتونیک ، فناوری های مراقبت های بهداشتی مبتنی بر فوتونیک را قادر می سازد تا حساسیت ، دقت و سرعت را افزایش دهند.

این فناوری ها همراه با بهبود کلی دقت ، تشخیص سریع و شخصی و درمان م effectiveثرتر را امکان پذیر می کند.

مزایای تصویربرداری رامان در بیوفوتونیک

امروزه تجزیه و تحلیل های پزشکی زیادی وجود دارد که نیاز به آمادگی طولانی مدت و احتمالاً پرسنل آموزش دیده دارد.

به عنوان مثال ، تشخیص و شناسایی باکتری ها نیاز به کشت طولانی دارد که تجویز درمان دارویی کافی را به تاخیر می اندازد.

تشخیص سلول های سرطانی مستلزم بیوپسی است که پس از تهیه نمونه طولانی و تصویربرداری از میکروسکوپ توسط تجزیه و تحلیل نهایی آسیب شناس انجام می شود.

اگر بیوپسی در حین عمل جراحی انجام شود ، اطلاعات خیلی دیر در دسترس است.

طیف سنجی رامان یک روش تجزیه شیمیایی است که با وجود آب سازگار است و نیازی به برچسب زدن ندارد.

به همین دلیل ، این روش برای تجزیه و تحلیل سلولهای زنده کاملاً مناسب است.

چنین خصوصیات بیوشیمیایی آزمایشگاهی نمونه ها با میکروسکوپ رامان معمولاً با نگاشت نمونه در هر پیکسل با وضوح فضایی 100μm انجام می شود و به دنبال آن بازنویسی فضایی نمونه انجام می شود.

تحقیقات سرطان نشان داد که تفاوت های قابل توجهی در طیف رامان بین بافت سرطانی و بافت سالم وجود دارد.

به عبارت دیگر ، تومور حاوی آب بیشتری نسبت به بافت سالم اطراف با قدرت تشخیص تا 98 است.

به دست آوردن طیف های مشابه رامان در محیط in vivo (درون موضوعات زنده) می تواند چالش برانگیز باشد.

طیف سنجی بیوفوتونیک رامان

دستگاه RamanScope III (اعتبار: Wikimedia Commons)

یک سیستم طیف سنجی Raman معمولاً از یک منبع نوری برای روشن کردن نمونه و آشکارساز برای بدست آوردن سیگنال تشکیل شده است.

منبع نور معمولاً لیزری است که با نیاز تولید سیگنال رامان مطابقت دارد و در محدوده طیفی 660 تا 720 نانومتر و توان 100 میلی وات است.

برای انجام بهترین عملکرد تجزیه و تحلیل مولکولی مبتنی بر طیف سنجی رامان و تشخیص باکتری ها ، لیزرها همچنین باید دارای طیف طیف بالا و کیفیت پرتو باشند.

آشکارساز در سیستم های Raman یک دوربین دستگاه با اتصال شارژ با نور پس زمینه است-این دوربین های تخصصی امکان تشخیص فوتون ها با حساسیت بالا را فراهم می کند.

اندازه گیری طیف های Ex vivo و in vivo Raman در محیط فیبر نوری امکان پذیر است.

پیشرفتهای فنی اخیر در لیزرها ، آشکارسازها و پروبهای فیبر نوری به SurGuide اجازه می دهد-یک تلاش مشترک RiverD International ، فوتونیک هنری و دوران