物理科技生物学-PHYICA

动态光学纳米测温的创新成像技术

纳米技术 2022-08-06 23:58:15

INRS国家科学研究所 SPLIT拍摄的不同温度下绿色(顶行)和红色(底行)上转换发射带的寿命图像

”功劳:梁晋阳 国家科学研究院(INRS)梁锦洋教授和费奥伦佐·韦托龙教授团队开发的一种新的成像技术可以在不接触的情况下快速测量2D的温度

他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上

这种精确的实时温度检测有朝一日可以改善光热疗法,并有助于皮肤癌的早期诊断

这项技术被称为单次光致发光寿命成像测温法(SPLIT),基于掺杂稀土离子的纳米粒子的发光

“它们被认为是纳米温度计,因为它们的发光特性会随着环境温度的变化而变化

它们也是生物相容的,”该研究领域的先驱Vetrone教授说

SPLIT使用一种新型的超高速照相机来跟踪这些纳米粒子在每个空间点的发光衰减速度,而不是逐点成像,这很耗时

“我们的相机不同于普通相机,普通相机每次点击都会产生一幅图像:我们的相机通过将一个动态事件的所有图像捕捉到一个快照中来工作

然后我们一个接一个地重建它们

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INRS的学生和这篇文章的主要作者

然后可以通过检查发出的光消失的速度来检测温度

由于它是实时的,SPLIT可以跟踪现象的发生

这是第一次利用纳米粒子在移动样品中的寿命来实现发光测温

“与现有的测温技术相比,SPLIT速度更快,分辨率更高

这使得先进和经济的解决方案能够实现更精确的温度传感,”超快速成像专家梁教授补充道

健康应用 梁教授和Vetrone教授认为,SPLIT技术可以提高检测和治疗皮肤癌的能力

目前,检测黑色素瘤,尤其是微小黑色素瘤的能力仍然有限

现有的诊断方法受到其侵入性、分辨率和准确性的限制,这导致大量不必要的活检

因此,光学测温可以用于检测癌细胞,癌细胞的快速代谢导致比正常组织更高的温度,从而使它们在SPLIT中更加可见

为了检测黑色素瘤,诊所可以使用热像仪,但是分辨率很低

“SPLIT标志着技术发展的重要一步

高分辨率下,该技术可用于精确定位癌变痣,”梁教授说

除了检测之外,这项技术还可以用于监测某些类型治疗期间的光剂量

例如,光热疗法通过暴露在近红外光下产生的热量来攻击癌细胞

“我们想根除癌症,但不是周围的组织,所以如果温度太高,治疗可能会减少或停止一段时间

如果太低,我们可以增加光照来获得合适的剂量,”Vetrone说

2020年,加拿大癌症协会估计,仅这种癌症就有8000名加拿大人被确诊

文章“通过单次压缩超高速成像实现的快速宽场上转换发光寿命测温”于2021年11月5日发表在《自然通讯》杂志上

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