I tumori del cancro al seno umano appena ascisi sono caratterizzati da spettroscopia terahertz e imaging seguendo protocolli di manipolazione dei tessuti freschi. Il posizionamento dei tessuti viene preso in considerazione per consentire una caratterizzazione efficace, fornendo al contempo analisi in modo tempestivo per future applicazioni intraoperatorie.
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Articolo metodologico
Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Questo manoscritto presenta un protocollo per gestire, caratterizzare e immagini tumori del seno umano appena ascisi utilizzando l'imaging terahertz pulsato e tecniche di spettroscopia. Il protocollo prevede la modalità di trasmissione terahertz a incidenza normale e la modalità di riflessione terahertz ad un angolo obliquo di 30 gradi. I dati sperimentali raccolti rappresentano impulsi del dominio temporale del campo elettrico. Il segnale del campo elettrico terahertz trasmesso attraverso un punto fisso sul tessuto asciso viene elaborato, attraverso un modello analitico, per estrarre l'indice di rifrazione e il coefficiente di assorbimento del tessuto. Utilizzando uno scanner motorio stepper, il terahertz emesso impulso viene riflesso da ogni pixel sul tumore fornendo un'immagine planare di diverse regioni del tessuto. L'immagine può essere presentata nel dominio del tempo o della frequenza. Inoltre, i dati estratti dell'indice di rifrazione e del coefficiente di assorbimento ad ogni pixel vengono utilizzati per fornire un'immagine terahertz tomografica del tumore. Il protocollo dimostra una chiara differenziazione tra tessuti cancerosi e sani. D'altra parte, non aderire al protocollo può provocare immagini rumorose o imprecise a causa della presenza di bolle d'aria e resti di liquido sulla superficie del tumore. Il protocollo fornisce un metodo per la valutazione dei margini chirurgici dei tumori al seno.
Introduzione
L'imaging e la spettroscopia Terahertz (THz) sono state un'area di ricerca in rapida crescita nell'ultimo decennio. Il continuo sviluppo di emettitori THz più efficienti e coerenti nell'intervallo di 0,1-4 THz ha fatto crescere significativamente le loro applicazioni1. Un'area in cui THz ha mostrato promesse e una crescita significativa è il campo biomedico2. La radiazione THz ha dimostrato di non essere non ionizing e biologicamente sicura ai livelli di potenza generalmente utilizzati per analizzare i tessuti fissi3. Di conseguenza, l'imaging e la spettroscopia THz sono stati utilizzati per class....
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Protocollo
Questo protocollo segue tutti i requisiti stabiliti dal dipartimento per la salute e la sicurezza ambientale dell'Università dell'Arkansas.
1. Impostare l'area di movimentazione dei tessuti
- Prendere un vassoio metallico in acciaio inossidabile e coprirlo con il sacchetto di rischio biologico come mostrato nella Figura 1. Qualsiasi manipolazione dei tessuti biologici verrà eseguita all'interno dell'area del vassoio (ad esempio, l'area di movimentazione dei tessuti).
- Preparare pinzette da laboratorio, salviette tissutali, asciugamani di carta, pacchetto di carta filtrante, bottiglie di tintura....
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Risultati
I risultati di imaging THz18 ottenuti seguendo il protocollo di cui sopra del campione di tumore al seno umano #ND14139 ricevuti dalla biobanca sono presentati nella Figura 9. Secondo il rapporto di patologia, il #ND14139 tumore era un carcinoma duttale infiltrante di grado I/II ottenuto da una donna di 49 anni tramite una procedura di chirurgia della lumpectomia mammaria sinistra. La fotografia del tumore è illustrata nella figura 9A, l'.......
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Discussione
L'acquisizione efficace di una riflessione THz del tessuto fresco dipende principalmente da due aspetti critici: 1) la corretta considerazione della manipolazione dei tessuti (sezioni 2 e 4,15); e 2) la messa a punto (principalmente sezione 4.11). Un'essiccazione insufficiente del tessuto può provocare una maggiore riflessione e incapacità di visualizzare le regioni a causa di alte riflessioni di DMEM e altri fluidi. Nel frattempo, un cattivo contatto dei tessuti con la finestra di imaging crea anelli o macchie di bassa .......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere alcun conflitto di interessi.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato finanziato dal Premio National Institutes of Health (NIH) - R15CA208798 e in parte dal National Science Foundation (NSF) Award - 1408007. I finanziamenti per il sistema THz pulsato sono stati ottenuti tramite il premio NSF/MRI n. 1228958. Riconosciamo l'uso di tessuti acquistati dall'NDRI (National Disease Research Interchange) con il sostegno della sovvenzione NIH U42OD11158. Riconosciamo anche la collaborazione con Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory presso l'Oklahoma State University per condurre la procedura di istopatologia su tutti i tessuti gestiti in questo lavoro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Alcool isopropilico al 70% | VWR | 89108-162 | Contiene il 70% di isopropanolo di grado USP e il 30% di acqua deionizzata di grado USP |
| Detergente in polvere Alconox | VWR | 21835-032 | Detergente concentrato per rimuovere contaminanti organici da vetro, metallo, acciaio inossidabile, porcellana, ceramica, plastica, gomma e fibra di vetro |
| Sacchetti per rischi biologici | Fisher Scientific | 19-033-712 | Sacchetti di ricambio per contenitori per rifiuti a rischio biologico approvati da Justrite FM |
| Supporto per cartone | N/A | N/A | Cartone di scarto per mantenere intatta la superficie di imaging dei tessuti quando immersi in formalina |
| Provette da centrifuga | VWR | 10026-078 | con tappi piatti, fondo conico, polipropilene, sterile, |
| tamponi di cotone | Walmart | 551398298 | fioc originali utilizzati per tingere il alcool |
| etilico | VWR | 71002-426 | KOPTECH Alcool etilico anidro puro (non denaturato) (200 proof/100%) |
| Occhiali di protezione per gli occhi | VWR | 89130-918 | Occhiali di sicurezza professionali Kimberly-clark |
| Maschera facciale | VWR | 95041-774 | Maschere chirurgiche DUKAL Corporation |
| Carta da filtro | Sigma Aldrich | Z240087 | Whatman grado 1 filtri in cellulosa |
| Soluzione di formalina | Sigma Aldrich | HT501128-4L | 10% formalina tamponata neutra |
| Tumori umani appena asportati (Carcinoma duttale filtrante (IDC)) | National Disease Research Interchange (NDRI biobank | N/A | Un protocollo è firmato con l'NDRI per il tipo di tumori richiesti |
| IRADECON Soluzione di candeggina | VWR | 89234-816 | Soluzione di candeggina ipoclorito di sodio pre-diluita |
| Salviette KIMTECH SCIENCE | VWR | 21905-026 | Salviette Kim professionali Kimberly-clark |
| Camice da laboratorio | VWR | 10141-342 | Questo numero di catalogo è per cappotto di medie dimensioni |
| Pinzette/Pinze | VWR | 82027-388 | È possibile utilizzare qualsiasi pinzetta da laboratorio purché non danneggi il tessuto |
| Supporto per campioni liquidi (due finestre al quarzo con distanziatore in teflon da 0,1 mm) | TeraView, Ltd | N/A | Finestre in quarzo da 1" di diametro e 0,1452" di spessore |
| Guanti per le mani in nitrile | VWR | 82026-426 | Questo numero di catalogo è per guanti di medie dimensioni |
| Bombola di azoto | Airgas | NI UHP300 | NITROGEN UHP GR 5.0 SIZE 300 |
| Tovagliolo di carta | VWR | 14222-321 | 11" x 8.78" Fogli, 1 strato |
| di parafilm | VWR | 52858-076 | Termoplastico flessibile. Foglio arrotolato e impermeabile avvolto con carta per evitare l'autoadesione. |
| Piastra Petri | VWR | 470210-568 | Piastra Petri VWR, scivolabile, piastra mono (fondo indiviso) |
| Piastra in polistirene | Home Depot | 1S11143A | ~ Pezzo quadrato da 10 cm x 10 cm tagliato da un foglio di stirene antiriflesso da 11" x 14" x 0,05" |
| Software ScanAcquire | Software TeraView, Ltd | N/A | Software per misurazioni di imaging a riflessione THz |
| Lama a basso profilo in acciaio inossidabile (#4689) | VWR | 25608-964 | Lame per microtomo monouso Tissue-Tek Accu-Edge |
| Vassoio in metallo in acciaio inossidabile | Quick Medical | 10F | Polar Ware Vassoi per strumenti medici in acciaio inossidabile |
| Coloranti per marcatura tissutale Ted | Pella, Inc | Colorante giallo #27213-1 Colorante rosso #27213-2 Colorante blu #27213-4 | Utilizzato per orientare campioni di tessuto asportati inviati al laboratorio di istopatologia |
| TPS Spectra 3000 | TeraView, Ltd | Sistema di imaging e spettroscopia N | /A |
| TPS Spectra Software | TeraView, Ltd | Software di sistema N/A | per misure di spettroscopia di trasmissione THz |
Riferimenti
- Burford, N. M., El-Shenawee, M. O. Review of terahertz photoconductive antenna technology. Optical Engineering. 56 (1), 010901(2017).
- Sun, Q., et al. Recent advances in terahertz technology for biomedical applications. Quantitative Imaging ....
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Ristampe e permessi
