רקמות מבוסס Agarose מחקה פאנטום אופטי עבור ' מאטום לשקוף ' ספקטרוסקופיה

טיל זה יכול לסייע בטיפול בסוגיות מפתח בתחום האופטיקה הביו-רפואית כגון פיתוח טילים אופטיים המבוססים על ספקטרוסקופיה מחזירת אור מפוזרת. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לייצג רקמות ביולוגיות חיות ובלתי נראות לאזור המוח של קרני אינפרא אדום באמצעות חומרים זמינים בקלות. יצירת פנטומים ג'ל חד שכבתיים דורשת שימוש בתבניות.

תבנית הפנטום האפידרמיס מורכבת מפלטה אקרילית בעובי מילימטר אחד שנחתכה לצורת U. יש גם גודל צלחת אקרילית בעובי של עד מילימטר לכיסוי הצלחת הראשונה. צלחת זו מהווה צד אחד של התבנית.

צלחת שנייה בעובי שני מילימטרים יוצרת את הצד השני של התבנית. כשהרכיבים במקומם, תקן אותם באמצעות חמישה קליפסים. בנה את תבנית הפנטום העורית באופן דומה עם צלחת אקרילית בצורת U בעובי חמישה מילימטר בין צלחות בעובי שניים-שניים מילימטרים.

תקן את החלקים האלה עם קליפסים. ייצור חומר הבסיס דורש תמיסת מלח ואבקת אגרוז. שים 500 מיליליטר מלח בסיר.

לאחר מכן מערבבים תוך הוספה איטית של חמישה גרם אגרוז. הוסיפו מדחום והניחו את הסיר על פלטה חמה בטמפרטורה של 1000 וואט למשך חמש דקות. לאחר שהתערובת רותחת, מנמיכים את האש לאש נמוכה למשך שלוש דקות.

המתן עד שהתערובת תתקרר לטמפרטורה של כ- 70 מעלות צלזיוס לפני ששופכים אותה לכלי. שמור אותו באמבט בטמפרטורה קבועה בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. המלנין באפידרמיס מחקה על ידי תמיסת קפה בפנטום האפידרמיס.

צרו זאת על ידי ערבוב ארבעה מיליליטר קפה מבושל ו-16 מיליליטר מי מלח בבקבוק זכוכית. לאחר מכן, הכניסו חמישה מיליליטר תחליב שומנים לכוס פלסטיק שקופה והוסיפו 10 מיליליטר מתמיסת הקפה. מערבבים את התערובת תוך הוספת 35 מיליליטר מחומר הבסיס.

הכינו את תבנית הפנטום האפידרמיס ושאבו את התערובת למזרק. מזריקים את התערובת לאט לתוך התבנית תוך הימנעות מהיווצרות בועות. תבנית מלאה זו מוכנה לקירור ליצירת הג'ל.

קח אותו להתקרר בחמש מעלות צלזיוס למשך 20 דקות. בסיום הקירור, הסר את הקליפים מהתבנית. החלק את אחד מחלקי האקריליק כלפי חוץ כדי להסיר אותו.

קח את פנטום הג'ל המוצק בעובי מילימטר אחד מהתבנית. השתמש באזמל כירורגי כדי לחתוך את הפנטום לגודל הרצוי. לאחר מכן, הנח והחזק את פנטום הג'ל בין שתי שקופיות זכוכית.

התחל עם חמישה מיליליטר תחליב שומנים בכוס פלסטיק שקופה. לדם מחומצן, הוסף דם סוסים מלא. לאחר מכן, מערבבים את התערובת תוך הוספת חומר בסיס.

הכינו את תבנית הפנטום העורית ושאבו את התערובת למזרק. הזריקו לאט את התערובת לתבנית והימנעו מהיווצרות בועות. הנה התבנית לאחר מילויה ומוכנה לקירור.

קח את התבנית להתקרר בחמש מעלות צלזיוס למשך 20 דקות. אחזר את התבנית לאחר הקירור והסר את התפסים וחתיכת אקריליק חיצונית אחת. קח את פנטום הג'ל המוצק החשוף בעובי חמישה מילימטר מהתבנית.

השתמש באזמל כירורגי כדי לחתוך אותו לגודל הרצוי. הנח והחזק את הפנטום בין שתי מגלשות זכוכית. עבור פנטום לא מחומצן, התחל עם פנטום דם מחומצן.

השתמש במזרק כדי להפיל תמיסת נתרן דיתיוניט על הפנטום כדי לחמצן את הדם. הנח והחזק את הפנטום בין שתי מגלשות זכוכית כדי למנוע את התייבשותו. השג ואפידרמיס ופנטום עור.

יש לטפטף תמיסת מלח של 0.1 מיליליטר על הפנטום העורי כדי לסייע בצימוד אופטי. לאחר מכן הנח את פנטום האפידרמיס על גבי תמיסת הפנטום והמלח העורית. יש ללטף את המשטח כדי לדחוף החוצה בועות אוויר בין השכבות.

בנה את הפנטום הדו-שכבתי בין שתי מגלשות זכוכית כדי למנוע את התייבשותו. הגדר את המנגנון למדידת ספקטרום ההשתקפות. המפתח למדידות הוא כדור אינטגרציה שיש לו מחזיק מדגם בצד אחד.

בצד השני יש מלכודת אור ופתח כניסה לאור האירוע. ספקטרומטר אוסף אור עם סיב אופטי מיציאת הגלאי של הכדור. סכימה זו מספקת סקירה כללית של ההגדרה.

שימו לב שהיציאות שאינן בשימוש מחוברות כדי למנוע כניסת אור לכדור. מקור האור הוא מנורת הלוגן של 150 וואט עם מוביל אור באמצעות עדשה אכרומטית כדי למקד את האור על הדגימה. הפעל את מנורת הלוגן.

כשהוא מתחמם, עבור ליציאת הדגימה של הכדור המשלב. שם, הניחו מפזר לבן סטנדרטי על מחזיק הדגימה והתכוננו למדידה. התאם את זמן שילוב הספקטרומטר ואחסן ספקטרום ייחוס.

קח את אחד הפאנטומים למחזיק המדגם. הניחו את הפנטום, עדיין דחוס בין שתי שקופיות זכוכית, ביציאת הדגימה והתכוננו למדידה נוספת. מדוד ספקטרום משודר ואחסן את הנתונים בקובץ.

כדי למדוד ספקטרום שידור, שנה את ההגדרה כך שתהיה עקבית עם סכימה זו. שימו לב שהאור נכנס כעת לכדור האינטגרציה דרך הדגימה ביציאת הדגימה. היציאות האחרות מחוברות.

זהו הכדור האינטגרטיבי המוכן למדידת ספקטרום שידור. למדידה, הנח פנטום דחוס בין שתי שקופיות זכוכית במחזיק הדגימה. בצע את המדידה ושמור את הנתונים.

ספקטרום זה הוא מפנטום דו-שכבתי עם דם מחומצן בשכבת העור שיש לו ריכוז של 3%הספקטרום מיועד לדגימות עם שני ריכוזים שונים של תמיסת קפה בשכבת האפידרמיס. ההחזר המפוזר פוחת עם הגדלת תמיסת הקפה המחקה מלנין. זה בולט במיוחד באורכי גלים קצרים.

להלן ספקטרום לריכוז קבוע של תמיסת קפה בשכבת האפידרמיס של 7% וריכוז דם משתנה בשכבת העור. ספיגת אור חזקה של המוגלובין מסבירה את ההבדלים בספקטרום בטווח של 500 עד 600 ננומטר. ספקטרום ההחזר המפוזר שונה עם מצב החמצון של הדם.

עבור כל אחד מהספקטרומים הללו, ריכוז תמיסת הקפה בשכבת האפידרמיס קבוע על 7% וריכוז הדם בשכבת העור קבוע על 3%הנתונים שנאספו שימושיים להערכת התכונות האופטיות של הפאנטומים באמצעות סימולציית מונטה קרלו הפוכה. אלו הן הדוגמאות לספקטרום מקדם הפיזור המופחת הממוצע המחושב ומקדם הספיגה של שכבות האפידרמיס והעור. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שש שעות אם היא מתוכנתת כראוי.

בעת הכנת הפאנטומים חשוב לזכור לשמור על חומר הבסיס באמבט בטמפרטורה קבועה של 60 מעלות צלזיוס. בביצוע הליך זה, ניתן לבנות פנטומים של שלוש או ארבע שכבות כדי לחקור נושאים אחרים כמו ייצוגים של ספקטרום ההחזר הקודם עבור רקמות ביולוגיות עם סכמות מורכבות יותר. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום האופטיקה הביו-רפואית להאציל דרכים חדשות של טילים ומערכות אופטיות.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליצור פנטום אופטי המחקה הובלת אור ברקמות ביולוגיות ולאפיין את תכונותיו האופטיות. אל תשכח שעבודה עם נתרן דיתיוניט עלולה להיות מסוכנת ויש ללבוש ציוד מתאים כמו גוגל, כפפות ומסכת פנים בזמן הכנת פנטום עורי המכיל את הדם המחומצן.