August 22nd, 2018
هنا، نحن توضح كيف يتم إجراؤها على أساس [اغروس] محاكاة الأنسجة أشباح البصري وكيف تتحدد خصائصها الضوئية باستخدام نظام ضوئية تقليدية مع مجال إدماج.
يمكن أن يساعد هذا الصاروخ في معالجة القضايا الرئيسية في مجال البصريات الطبية الحيوية مثل تطوير الصواريخ البصرية القائمة على التحليل الطيفي العاكس المنتشر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن شبح العاكس المنتشر يساعد على العيش ، ويمكن تمثيل الأنسجة البيولوجية غير المرئية لمنطقة أدمغة الأشعة تحت الحمراء القريبة باستخدام مواد متاحة بسهولة. يتطلب إنشاء أشباح هلام أحادية الطبقة استخدام القوالب.
يتكون قالب البشرة الوهمي من صفيحة أكريليك بسمك ملليمتر واحد مقطعة إلى شكل حرف U. يوجد أيضا حجم لوحة أكريليك بسمك يصل إلى ملليمتر لتغطية اللوحة الأولى. تشكل هذه اللوحة جانبا واحدا من القالب.
تشكل صفيحة ثانية بسمك ملليمترين الجانب الآخر من القالب. مع وجود المكونات في مكانها ، قم بإصلاحها باستخدام خمسة مقاطع. قم ببناء القالب الوهمي الجلدي بالمثل باستخدام صفيحة أكريليك على شكل حرف U بسمك خمسة ملليمترات بين صفائح بسمك ملليمترين إلى ملليمترين.
إصلاح هذه القطع مع المقاطع. يتطلب إنتاج المادة الأساسية محلول ملحي ومسحوق الاغاروز. ضعي 500 مل من المحلول الملحي في وعاء.
ثم يقلب مع إضافة خمسة جرامات من الاغاروز ببطء. أضف مقياس حرارة وضع القدر على طبق ساخن عند 1000 واط لمدة خمس دقائق. بمجرد أن يغلي الخليط ، أشعل النار على نار خفيفة لمدة ثلاث دقائق.
انتظر حتى يبرد الخليط إلى درجة حرارة حوالي 70 درجة مئوية قبل سكبه في وعاء. احتفظ بها في حمام بدرجة حرارة ثابتة عند 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. يتم محاكاة الميلانين الموجود في البشرة بمحلول قهوة في شبح البشرة.
قم بإنشاء هذا عن طريق خلط أربعة ملليلتر من القهوة المخمرة و 16 مل من المحلول الملحي في زجاجة زجاجية. بعد ذلك ، ضع خمسة ملليلتر من مستحلب الدهون في كوب بلاستيكي شفاف وأضف 10 مل من محلول القهوة. قلب الخليط مع إضافة 35 مل من المادة الأساسية.
جهز قالب شبح البشرة وشفط الخليط في حقنة. حقن الخليط ببطء في القالب مع تجنب تكوين الفقاعات. هذا القالب المملوء جاهز للتبريد لإنشاء الجل.
خذها لتبرد عند خمس درجات مئوية لمدة 20 دقيقة. عند انتهاء التبريد ، قم بإزالة المشابك من القالب. حرك إحدى قطع الأكريليك للخارج لإزالتها.
خذ شبح الجل المتصلب بسمك ملليمتر واحد من القالب. استخدم مشرطا جراحيا لقطع الشبح إلى الحجم المطلوب. ثم ضع شبح الجل وامسكه بين شريحتين زجاجيتين.
ابدأ بخمسة ملليلتر من مستحلب الدهون في كوب بلاستيكي شفاف. للدم المؤكسج ، أضف دم الخيول الكامل. ثم حرك الخليط مع إضافة المواد الأساسية.
جهز القالب الوهمي الجلدي واستنشق الخليط في حقنة. حقن الخليط ببطء في القالب وتجنب تكوين الفقاعات. ها هو القالب بعد ملئه ويكون جاهزا للتبريد.
خذ القالب ليبرد عند خمس درجات مئوية لمدة 20 دقيقة. استرجع القالب بعد التبريد وقم بإزالة المشابك وقطعة أكريليك خارجية واحدة. خذ شبح الجل المتصلب المكشوف بسمك خمسة ملليمترات من القالب.
استخدم مشرطا جراحيا لقصه بالحجم المطلوب. ضع الشبح مع الاستمرار بين شريحتين زجاجيتين. بالنسبة للشبح غير المؤكسج ، ابدأ بشبح الدم المؤكسج.
استخدم حقنة لإسقاط محلول ثنائي ثيونيت الصوديوم على الشبح لإزالة الأكسجين من الدم. ضع الشبح مع الاستمرار بين شريحتين زجاجيتين لمنعه من الجفاف. الحصول على البشرة وشبح الجلد.
قم بإسقاط محلول ملحي 0.1 مل على شبح الجلد للمساعدة في الاقتران البصري. ثم ضع شبح البشرة فوق المحلول الملحي والشبح الجدي. قم بضرب السطح لدفع أي فقاعات هواء بين الطبقات.
قم ببناء الشبح المكون من طبقتين بين شريحتين زجاجيتين لمنعه من الجفاف. قم بإعداد الجهاز لقياس أطياف الانعكاس. مفتاح القياسات هو كرة متكاملة تحتوي على حامل عينة على جانب واحد.
على الجانب الآخر يوجد مصيدة ضوئية ومنفذ مدخل للضوء الساقط. يجمع مقياس الطيف الضوء باستخدام الألياف الضوئية من منفذ كاشف الكرة. يوفر هذا التخطيطي نظرة عامة على الإعداد.
لاحظ أن المنافذ غير المستخدمة موصولة لمنع الضوء من دخول الكرة. مصدر الضوء هو مصباح هالوجين بقوة 150 وات مع دليل ضوء يستخدم عدسة لونية لتركيز الضوء على العينة. قم بتشغيل مصباح الهالوجين.
عندما ترتفع درجة حرارته، انتقل إلى منفذ العينة لكرة التكامل. هناك ، ضع موزعا أبيض قياسيا على حامل العينة واستعد للقياس. اضبط وقت تكامل مقياس الطيف وقم بتخزين الطيف المرجعي.
خذ أحد الأشباح إلى حامل العينة. ضع الشبح ، الذي لا يزال محصورا بين شريحتين زجاجيتين ، في منفذ العينة واستعد لقياس آخر. قياس الطيف المرسل وتخزين البيانات في ملف.
لقياس أطياف النفاذية ، قم بتغيير الإعداد ليكون متسقا مع هذا التخطيطي. لاحظ أن الضوء يدخل الآن إلى مجال التكامل من خلال العينة في منفذ العينة. المنافذ الأخرى متصلة.
هذا هو المجال المتكامل الجاهز لقياس أطياف النفاذية. للقياس ، ضع شبحا محصورا بين شريحتين زجاجيتين في حامل العينة. قم بإجراء القياس وحفظ البيانات.
هذه الأطياف مأخوذة من طبقتين مع دم مؤكسج في الطبقة الجلدية التي يبلغ تركيزها 3٪ ، الأطياف مخصصة للعينات ذات تركيزين مختلفين من محلول القهوة في طبقة البشرة. ينخفض الانعكاس المنتشر مع زيادة محلول القهوة الذي يحاكي الميلانين. هذا ملحوظ بشكل خاص في أطوال الموجات القصيرة.
فيما يلي أطياف لتركيز ثابت لمحلول القهوة في طبقة البشرة بنسبة 7٪ وتركيز دم متغير في الطبقة الجلدية. يفسر امتصاص الضوء القوي للهيموجلوبين الاختلافات في الأطياف في نطاق 500 إلى 600 نانومتر. تختلف أطياف الانعكاس المنتشرة باختلاف حالة الأكسجين في الدم.
لكل من هذه الأطياف ، يتم تثبيت تركيز محلول القهوة في طبقة البشرة عند 7٪ وتركيز الدم في الطبقة الجلدية ثابت عند 3٪ البيانات التي تم جمعها مفيدة لتقدير الخصائص البصرية للأشباح عبر محاكاة مونت كارلو العكسية. هذه هي الأمثلة على المتوسط المحسوب طيف معامل التشتت المنخفض ومعامل الامتصاص لطبقات البشرة والجلد. بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في ست ساعات إذا تمت برمجتها بشكل صحيح.
أثناء صنع الأشباح ، من المهم أن تتذكر الحفاظ على المادة الأساسية في حمام بدرجة حرارة ثابتة عند 60 درجة مئوية. عند القيام بهذا الإجراء ، يمكن إنشاء ثلاث أو أربع طبقات من الأشباح لاستكشاف موضوعات أخرى مثل تمثيلات أطياف الانعكاس السابقة للأنسجة البيولوجية ذات المخططات الأكثر تعقيدا. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال البصريات الطبية الحيوية لتفويض طرق جديدة للصواريخ والأنظمة البصرية.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنشاء شبح بصري يحاكي نقل الضوء في الأنسجة البيولوجية وتوصيف خصائصه البصرية. لا تنس أن العمل مع ثنائي ثيونيت الصوديوم يمكن أن يكون خطيرا ويجب ارتداء معدات مناسبة مثل google والقفازات وقناع الوجه أثناء صنع شبح جلدي يحتوي على الدم المؤكسج.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
توضح هذه الدراسة إنشاء نماذج ضوئية محاكية للأنسجة على أساس الأغاروز وتحديد خواصها الضوئية باستخدام نظام بصري تقليدي مع كرة تكامل.
This protocol enables the creation of tissue-mimicking optical phantoms using agarose and acrylic molds, providing a reproducible platform for evaluating light-tissue interactions in early-stage biomedical optics research. By simulating epidermal and dermal layers with tunable melanin and hemoglobin concentrations, the method supports mechanistic de-risking of optical sensor and imaging technologies before costly in vivo studies. The approach enhances predictive confidence in preclinical development by allowing systematic validation of diffuse reflectance spectroscopy systems under controlled, physiologically relevant conditions.
The method fits within the discovery continuum by enabling early optical property characterization that informs probe design prior to lead identification and preclinical validation stages.