Basado en la agarosa tejido imitando fantasmas ópticos para espectroscopia de reflectancia difusa

Este misil puede ayudar a abordar cuestiones clave en el campo de la óptica biomédica, como el desarrollo de misiles ópticos basados en espectroscopía reflectora difusa. La principal ventaja de esta técnica es que el espectro reflector difuso ayuda a que los tejidos biológicos vivos invisibles para la región del cerebro de los rayos infrarrojos cercanos se puedan representar utilizando materiales fácilmente disponibles. La creación de maniquíes de gel monocapa requiere el uso de moldes.

El molde fantasma epidérmico consiste en una placa acrílica de un milímetro de espesor cortada en forma de U. También hay un tamaño de placa acrílica de milímetro de grosor para cubrir la primera placa. Esta placa forma un lado del molde.

Una segunda placa de dos milímetros de grosor forma el otro lado del molde. Con los componentes en su lugar, fíjelos con cinco clips. Construya el molde fantasma dérmico de manera similar con una placa acrílica en forma de U de cinco milímetros de espesor entre placas de dos o dos milímetros de grosor.

Fija estas piezas con clips. La producción del material base requiere solución salina y polvo de agarosa. Pon 500 mililitros de solución salina en una olla.

Luego revuelva mientras agrega lentamente cinco gramos de agarosa. Agregue un termómetro y coloque la olla en una placa caliente a 1000 vatios durante cinco minutos. Una vez que la mezcla hierva, enciende el fuego a fuego lento durante tres minutos.

Espere a que la mezcla se enfríe a una temperatura de unos 70 grados centígrados antes de verterla en un recipiente. Manténgalo en un baño de temperatura constante a 60 grados centígrados durante 30 minutos. La melanina en la epidermis es imitada por una solución de café en el maniquí epidérmico.

Para ello, mezcla cuatro mililitros de café preparado y 16 mililitros de solución salina en una botella de vidrio. A continuación, pon cinco mililitros de emulsión lipídica en un vaso de plástico transparente y añade 10 mililitros de la solución de café. Remueve la mezcla mientras añades 35 mililitros del material base.

Tenga listo el molde fantasma epidérmico y aspire la mezcla en una jeringa. Inyecte la mezcla lentamente en el molde evitando la formación de burbujas. Este molde lleno está listo para ser enfriado para crear el gel.

Tómalo para que se enfríe a cinco grados centígrados durante 20 minutos. Cuando termine el enfriamiento, retire los clips del molde. Desliza una de las piezas acrílicas hacia afuera para quitarla.

Saca el maniquí de gel solidificado de un milímetro de espesor del molde. Utilice un bisturí quirúrgico para cortar el fantasma al tamaño deseado. Luego, coloque y sostenga el fantasma de gel entre dos portaobjetos de vidrio.

Comience con cinco mililitros de emulsión lipídica en un vaso de plástico transparente. Para la sangre oxigenada, agregue sangre equina entera. Luego, revuelve la mezcla mientras agregas el material base.

Tenga listo el molde fantasma dérmico y aspire la mezcla en una jeringa. Inyecte lentamente la mezcla en el molde y evite que se formen burbujas. Aquí está el molde después de que se haya llenado y esté listo para enfriarse.

Llevar el molde a enfriar a cinco grados centígrados durante 20 minutos. Recupere el molde después de enfriar y retire los clips y una pieza acrílica exterior. Saca del molde el maniquí de gel solidificado de cinco milímetros de espesor expuesto.

Use un bisturí quirúrgico para cortarlo al tamaño deseado. Coloque y sostenga el fantasma entre dos portaobjetos de vidrio. Para el maniquí desoxigenado, comience con un maniquí de sangre oxigenada.

Use una jeringa para dejar caer una solución de ditionito de sodio sobre el maniquí para desoxigenar la sangre. Coloque y sostenga el maniquí entre dos portaobjetos de vidrio para evitar que se seque. Obtener un fantasma epidérmico y dérmico.

Coloque 0,1 mililitros de solución salina sobre el maniquí dérmico para ayudar con el acoplamiento óptico. A continuación, coloque el maniquí epidérmico encima del maniquí dérmico y la solución salina. Acaricia la superficie para expulsar las burbujas de aire entre las capas.

Construya el fantasma de dos capas entre dos portaobjetos de vidrio para evitar que se seque. Configure el aparato para medir los espectros de reflectancia. La clave de las mediciones es una esfera integradora que tiene un portamuestras en un lado.

En el otro lado hay una trampa de luz y un puerto de entrada para la luz incidente. Un espectrómetro recoge la luz con una fibra óptica desde el puerto detector de la esfera. Este esquema proporciona una descripción general de la configuración.

Tenga en cuenta que los puertos no utilizados están enchufados para evitar que la luz ingrese a la esfera. La fuente de luz es una lámpara halógena de 150 vatios con una guía de luz que utiliza una lente acromática para enfocar la luz en la muestra. Encienda la lámpara halógena.

A medida que se calienta, muévase al puerto de muestra de la esfera integradora. Allí, coloque un difusor blanco estándar en el portamuestras y prepárese para una medición. Ajuste el tiempo de integración del espectrómetro y almacene un espectro de referencia.

Lleve uno de los maniquíes al portamuestras. Coloque el maniquí, todavía intercalado entre dos portaobjetos de vidrio, en el puerto de muestra y prepárese para otra medición. Mida un espectro transmitido y almacene los datos en un archivo.

Para medir los espectros de transmitancia, modifique la configuración para que sea coherente con este esquema. Tenga en cuenta que la luz ahora ingresa a la esfera integradora a través de la muestra en el puerto de muestra. Los otros puertos están enchufados.

Esta es la esfera integradora lista para medir espectros de transmitancia. Para una medición, coloque un maniquí intercalado entre dos portaobjetos de vidrio en el portamuestras. Realice la medición y guarde los datos.

Estos espectros son de un fantasma de dos capas con sangre oxigenada en la capa dérmica que tiene una concentración del 3%Los espectros son para muestras con dos concentraciones diferentes de solución de café en la capa epidérmica. La reflectancia difusa disminuye con el aumento de la solución de café que imita a la melanina. Esto es particularmente notable en longitudes de onda cortas.

Aquí hay espectros para una concentración constante de solución de café en la capa epidérmica del 7% y una concentración sanguínea variable en la capa dérmica. La fuerte absorción de luz de la hemoglobina explica las diferencias en los espectros en el rango de 500 a 600 nanómetros. Los espectros de reflectancia difusa difieren con el estado de oxigenación de la sangre.

Para cada uno de estos espectros, la concentración de solución de café en la capa epidérmica se fija en el 7% y la concentración de sangre en la capa dérmica se fija en el 3%. Estos son los ejemplos del espectro de coeficiente de dispersión reducido promedio calculado y el coeficiente de absorción de las capas epidérmica y dérmica. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en seis horas si se programa correctamente.

Al hacer los maniquíes, es importante recordar mantener el material base en un baño de temperatura constante a 60 grados centígrados. Haciendo este procedimiento, se pueden construir maniquíes de tres o cuatro capas para explorar otros temas como representaciones de los espectros de reflectancia anteriores para tejidos biológicos con esquemas más complicados. Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la óptica biomédica delegaran nuevas formas de misiles y sistemas ópticos.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo crear un maniquí óptico que imite el transporte de luz en los tejidos biológicos y caracterizar sus propiedades ópticas. No olvide que trabajar con ditionito de sodio puede ser peligroso y se debe usar el equipo adecuado, como gafas, guantes y una mascarilla, mientras se hace un maniquí dérmico que contiene la sangre oxigenada.