Nanotubes used for new cancer imaging technique / I nanotubi utilizzati per la nuova tecnica di immagine del cancro.
Researchers at Rice University in Texas have used carbon nanotubes to develop a new medical imaging technique that can pinpoint tumours.
The method, described in the Royal Society of Chemistry journal Nanoscale, relies on spectral triangulation. Cancerous tumours are tagged with antibody-linked nanotubes, which naturally fluoresce at short-wave infrared wavelengths when excited by visible light. A highly sensitive detector called an InGaAs (indium gallium arsenide) avalanche photodiode allows for the faint signals from the nanotubes to be identified up to 20mm deep in the simulated tissue used for testing.
“We’re using an unusually sensitive detector that hasn’t been applied to this sort of work before,” said Rice chemist Bruce Weisman, who led the research. “This avalanche photodiode can count photons in the short-wave infrared, which is a challenging spectral range for light sensors. The main goal is to see how well we can detect and localise emission from very small concentrations of nanotubes inside biological tissues. This has potential applications in medical diagnosis.”
The Rice team used LED lighting to excite the nanotubes. According to Weisman, lasers are more commonly used for this, but can’t be focused inside tissue because of scattering. However, LED light diffuses through tissue and is able to penetrate to the nanotubes.
A small optical probe mounted on the frame of a 3D printer follows a programmed pattern, as the probe gently touches the skin to make readings at grid points spaced a few millimetres apart. Water in the tissue absorbs different wavelengths of nanotube emission, meaning the team is able to establish the depth of a signal, as well as the X and Y coordinates.
“If we’re detecting nanotubes close to the surface, the long and the short wavelength emissions are relatively similar in intensity,” said Weisman. “But if the emission source is deeper, water in that tissue absorbs the longer wavelengths preferentially to the shorter wavelengths. So the balance between the intensities of the short and long wavelengths is a yardstick to measure how deep the source is. That’s how we get the Z coordinate.”
The detector is currently being tested by Dr Robert Bast, an ovarian cancer expert and research academic at the University of Texas MD Anderson Cancer Centre.
ITALIANO
I ricercatori della Rice University in Texas hanno utilizzato nanotubi di carbonio per sviluppare una nuova tecnica di imaging medico che può individuare tumori.
Il metodo, descritto nel Royal Society of Chemistry rivista Nanoscale, si basa sulla triangolazione spettrale. I tumori sono contrassegnati con nanotubi di anticorpi-linked, che sono fluorescenti naturalmente a lunghezze d'onda infrarosse a onde corte quando sono eccitati dalla luce visibile. Un rivelatore altamente sensibile chiamato InGaAs (indio gallio) fotodiodo a valanga permette di identificare deboli segnali provenienti dai nanotubi fino a 20 mm in profondità nel tessuto simulato utilizzato per il test.
"Stiamo utilizzando un rivelatore particolarmente sensibile che non è stato applicato a questo tipo di lavoro prima", ha detto Rice chimico Bruce Weisman, che ha guidato la ricerca. "Questo fotodiodo a valanga può contare fotoni infrarossi ad onde corte, che è un campo spettrale impegnativo per sensori di luce. L'obiettivo principale è quello di vedere quanto bene siamo in grado di rilevare e localizzare le emissioni da piccolissime concentrazioni di nanotubi all'interno di tessuti biologici. Questo ha potenziali applicazioni nella diagnosi medica. "
Il team ha utilizzato Rice illuminazione a LED per eccitare i nanotubi. Secondo Weisman, i laser sono più comunemente utilizzati per questo, ma non possono essere concentrati all'interno del tessuto a causa della dispersione. Tuttavia, la luce del LED diffonde attraverso il tessuto ed è in grado di penetrare i nanotubi.
Un piccolo sensore ottico montato sul telaio di una stampante 3D segue uno schema programmato, come la sonda tocca delicatamente la pelle per effettuare letture a punti della griglia spaziati pochi millimetri di distanza. L'acqua nel tessuto assorbe diverse lunghezze d'onda di emissione di nanotubi, cioè il gruppo è in grado di stabilire la profondità di un segnale, così come le coordinate X e Y.
"Se stiamo rilevando nanotubi vicino alla superficie, le lunghe e le corte emissioni di lunghezza d'onda sono relativamente simili per intensità", ha detto Weisman. "Ma se la sorgente di emissione è più profonda, l'acqua che il tessuto assorbe emette le lunghezze d'onda più lunghe preferibilmente rispetto alle lunghezze d'onda più corte. Così l'equilibrio tra le intensità di breve e lunga lunghezza d'onda è un metro per misurare quanto è profonda la sorgente. Ecco come si ottiene la coordinata Z ".
Il rivelatore è attualmente in fase di test da Dr Robert Bast, un esperto di cancro e di ricerca accademica ovarico presso l'Università del Texas MD Anderson Cancer Center.
Da:
http://www.theengineer.co.uk/nanotubes-used-for-new-cancer-imaging-technique/?cmpid=tenews_2308254
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