Истражувачи од MIT искористиле изненадувачко откритие за да осмислат побрза и попрецизна техника за биомедицинско снимање.
Истражувачи од MIT открија парадоксален феномен во оптичката физика што би можел да овозможи нов метод на биоснимање, кој е побрз и има повисока резолуција од постојната технологија. Тие открија дека, под соодветни услови, хаотичната мешавина од ласерска светлина може спонтано да се самоорганизира во силно фокусирана „моливеста зрака“.
Користејќи ја оваа самоорганизирана зрака, истражувачите снимиле 3Д слики од човечката крвно-мозочна бариера 25 пати побрзо од стандардниот метод, задржувајќи споредлива резолуција.
Со прикажување на поединечни клетки што апсорбираат лекови во реално време, оваа технологија би можела да им помогне на научниците да тестираат дали новите лекови за невродегенеративни болести како Алцхајмерова болест или ALS ги достигнуваат своите цели во мозокот, со поголема брзина и резолуција.
Тимот претходно развил прецизен обликувач на влакна, уред што им овозможува внимателно да ја прилагодуваат ласерската светлина што минува низ мултимодно оптичко влакно. Овој тип на оптичко влакно може да пренесе значителна количина енергија.
Обично, колку повеќе енергија се внесува во ласерот, толку повеќе светлосниот зрак станува неуреден и расеан поради несовршеностите во влакното.
Но, истражувачите забележале дека кога ја зголемувале моќноста речиси до точката на која влакното би се оштетило, светлината се однесувала спротивно од очекуваното: се „срушувала“ во една остра, фокусирана зрака.
„Нередот е вроден за овие влакна. Инженерството на светлината што обично треба да се направи за да се надмине тоа нарушување, особено при висока моќност, е долгогодишен предизвик. Но со оваа самоорганизација може да се добие стабилна, ултрабрза моливеста зрака без потреба од специјализирани компоненти за обликување на зракот“, вели Sixian You, доцент на MIT-овиот оддел за електротехника и компјутерски науки (EECS), член на Истражувачката лабораторија за електроника и главен автор на трудот за оваа техника на снимање.
За да го реплицираат овој феномен, истражувачите откриле дека мора да се исполнат два едноставни, но прецизни услови. Прво, ласерот мора да влезе во влакното под совршен агол од нула степени. Ова е построг услов од оној што вообичаено се користи за вакви типови влакна. Второ, моќноста мора да се зголемува сè додека светлината не почне да интерагира со самото стакло на влакното.
Кога истражувачите ги спровеле експериментите за карактеризација на овој зрак, тој бил постабилен и со повисока резолуција од многу слични зраци.
Надоврзувајќи се на овие експерименти, истражувачите демонстрирале употреба на оваа зрака во биомедицинско снимање на човечката крвно-мозочна бариера.
Оваа бариера е густ слој од клетки што го штити мозокот од токсини, но истовремено блокира многу лекови. Научниците и клиничарите често сакаат да видат како лековите се движат низ васкуларната мрежа на крвно-мозочната бариера и дали ги достигнуваат своите цели во мозокот.
Користејќи ја оваа нова техника, истражувачите создале ултрабрз, високопрецизен зрак што им овозможил динамично следење на тоа како клетките апсорбираат протеини во реално време.
Во иднина, истражувачите сакаат подобро да ја разберат основната физика на овој зрак и механизмите зад неговата самоорганизација. Исто така, планираат да ја применат техниката во други сценарија, како снимање на неврони во мозокот, како и да работат на комерцијализација на технологијата.
