August 22nd, 2018
여기, 우리가 방법을 보여 줍니다 agarose 기반 조직 흉내 낸 광학 환영 만든 방법 그들의 광학 속성 통합 영역을 기존의 광학 시스템을 사용 하 여 결정 됩니다.
이 미사일은 확산 반사 분광법을 기반으로 한 광학 미사일 개발과 같은 생물 의학 광학 분야의 주요 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 확산 반사체 유령이 근적외선으로 뇌 영역에 보이지 않는 생체 조직을 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 표현할 수 있다는 것입니다. 단층 겔 팬텀을 만들려면 금형을 사용해야 합니다.
표피 팬텀 몰드는 U자형으로 자른 1mm 두께의 아크릴 판으로 구성됩니다. 첫 번째 플레이트를 덮는 밀리미터 두께의 아크릴 플레이트 크기도 있습니다. 이 플레이트는 금형의 한쪽 면을 형성합니다.
두 번째 2mm 두께의 판이 금형의 다른 면을 형성합니다. 구성 요소가 제자리에 있으면 5개의 클립을 사용하여 고정합니다. 2-2mm 두께의 판 사이에 5mm 두께의 U자형 아크릴 판을 사용하여 피부 팬텀 몰드를 유사하게 구성합니다.
클립으로 이 조각을 고정하십시오. 모재를 생산하려면 식염수와 아가로스 분말이 필요합니다. 냄비에 식염수 500ml를 넣으십시오.
그런 다음 아가로스 5g을 천천히 넣으면서 저어줍니다. 온도계를 추가하고 냄비를 1000와트 설정의 핫 플레이트에 5분 동안 놓습니다. 혼합물이 끓으면 불을 약한 불로 3분 동안 돌립니다.
혼합물을 용기에 붓기 전에 약 섭씨 70도의 온도로 식을 때까지 기다리십시오. 섭씨 60도의 항온 수조에 30분 동안 보관하십시오. 표피의 멜라닌은 표피 환상체의 커피 용액에 의해 모방됩니다.
유리병에 4ml의 양조 커피와 16ml의 식염수를 섞어 만듭니다. 다음으로 투명 플라스틱 컵에 5ml의 지질 에멀젼을 넣고 10ml의 커피 용액을 추가합니다. 모재 35밀리리터를 첨가하면서 혼합물을 저어줍니다.
표피 팬텀 몰드를 준비하고 혼합물을 주사기에 흡인합니다. 기포 형성을 피하면서 혼합물을 금형에 천천히 주입하십시오. 이 채워진 주형은 젤을 만들기 위해 냉각될 준비가 되었습니다.
섭씨 5도에서 20분 동안 식히십시오. 냉각이 끝나면 금형에서 클립을 제거합니다. 아크릴 조각 중 하나를 바깥쪽으로 밀어 제거합니다.
금형에서 1mm 두께의 응고 젤 팬텀을 가져옵니다. 외과용 메스를 사용하여 팬텀을 원하는 크기로 자릅니다. 그런 다음 두 개의 유리 슬라이드 사이에 젤 팬텀을 놓고 유지합니다.
투명한 플라스틱 컵에 5ml의 지질 에멀젼으로 시작하십시오. 산소가 공급된 혈액의 경우 말 혈액을 통째로 첨가하십시오. 그런 다음 기본 재료를 추가하면서 혼합물을 저어줍니다.
피부 팬텀 곰팡이를 준비하고 혼합물을 주사기로 흡인합니다. 혼합물을 금형에 천천히 주입하고 기포가 형성되지 않도록 합니다. 다음은 채워지고 냉각될 준비가 된 후의 금형입니다.
금형을 섭씨 5도에서 20분 동안 냉각합니다. 냉각 후 금형을 회수하고 클립과 외부 아크릴 조각 하나를 제거합니다. 곰팡이에서 노출 된 5mm 두께의 응고 젤 팬텀을 가져 가라.
외과용 메스를 사용하여 원하는 크기로 자릅니다. 두 개의 유리 슬라이드 사이에 팬텀을 놓고 잡습니다. 탈산소화된 팬텀의 경우 산소가 공급된 혈액 팬텀으로 시작하십시오.
주사기를 사용하여 디티오나이트 나트륨 용액을 팬텀에 떨어뜨려 혈액의 산소를 탈산소화합니다. 팬텀이 건조되지 않도록 두 개의 유리 슬라이드 사이에 팬텀을 놓고 잡으십시오. 얻고 표피와 피부 팬텀.
0.1ml의 식염수를 피부 팬텀에 떨어뜨려 광학 결합을 돕습니다. 그런 다음 피부 팬텀 및 식염수 용액 위에 표피 팬텀을 놓습니다. 표면을 스트로크하여 레이어 사이의 기포를 밀어냅니다.
건조를 방지하기 위해 두 개의 유리 슬라이드 사이에 두 개의 겹이 있는 팬텀을 만드십시오. 반사율 스펙트럼을 측정하도록 장치를 설정합니다. 측정의 핵심은 한쪽에 샘플 홀더가 있는 적분구입니다.
반대편에는 라이트 트랩과 입사광을 위한 입구 포트가 있습니다. 분광계는 구의 검출기 포트에서 광섬유로 빛을 수집합니다. 이 회로도는 설정에 대한 개요를 제공합니다.
사용하지 않는 포트는 빛이 구로 들어오는 것을 방지하기 위해 연결되어 있습니다. 광원은 150와트 할로겐 램프로, 무채색 렌즈를 사용하는 광 가이드가 있어 샘플에 빛을 집중시킵니다. 할로겐 램프를 켭니다.
따뜻해지면 적분구의 샘플 포트로 이동합니다. 거기에서 표준 흰색 디퓨저를 샘플 홀더에 놓고 측정을 준비합니다. 분광계 통합 시간을 조정하고 참조 스펙트럼을 저장합니다.
팬텀 중 하나를 샘플 홀더로 가져갑니다. 두 개의 유리 슬라이드 사이에 끼워져 있는 팬텀을 샘플 포트에 놓고 다른 측정을 준비합니다. 전송된 스펙트럼을 측정하고 데이터를 파일에 저장합니다.
투과율 스펙트럼을 측정하려면 이 회로도와 일치하도록 설정을 변경하십시오. 이제 빛은 샘플 포트의 샘플을 통해 적분구로 들어갑니다. 다른 포트는 연결되어 있습니다.
이것은 투과율 스펙트럼을 측정할 준비가 된 적분구입니다. 측정을 위해 샘플 홀더의 두 유리 슬라이드 사이에 끼워진 팬텀을 놓습니다. 측정을 수행하고 데이터를 저장합니다.
이 스펙트럼은 농도가 3%인 진피층에 산소가 공급된 혈액이 있는 2층 팬텀에서 비롯된 것입니다.스펙트럼은 표피층에 두 가지 다른 커피 용액 농도가 있는 샘플에 대한 것입니다. 확산 반사율은 멜라닌을 모방한 커피 용액이 증가함에 따라 감소합니다. 이것은 특히 짧은 파장에서 두드러집니다.
다음은 표피층의 일정한 커피 용액 농도가 7%이고 진피층의 다양한 혈액 농도에 대한 스펙트럼입니다. 헤모글로빈의 강한 광 흡수는 500-600 나노미터 범위의 스펙트럼 차이를 설명합니다. 확산 반사 스펙트럼은 혈액의 산소화 상태에 따라 다릅니다.
이러한 각 스펙트럼에 대해 표피층의 커피 용액 농도는 7%로 고정되고 진피층의 혈액 농도는 3%로 고정됩니다.수집된 데이터는 역 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 팬텀의 광학적 특성을 추정하는 데 유용합니다. 다음은 계산된 평균 감소된 산란 계수 스펙트럼과 표피층과 진피층의 흡수 계수의 예입니다. 이 기술은 일단 숙달되면 제대로 프로그래밍하면 6시간 안에 완료할 수 있습니다.
팬텀을 만드는 동안 섭씨 60도의 항온 수조에서 기본 재료를 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차를 수행하면 3개 또는 4개의 레이어 팬텀을 구성하여 더 복잡한 회로도를 가진 생물학적 조직에 대한 이전 반사 스펙트럼의 표현과 같은 다른 주제를 탐색할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 생체 의학 광학 분야의 연구자들이 광학 미사일 및 시스템의 새로운 방법을 위임할 수 있는 길을 열었습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 생물학적 조직에서 빛 수송을 모방하는 광학 팬텀을 만들고 그 광학적 특성을 특성화하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 디티오나이트나트륨으로 작업하는 것은 위험할 수 있으므로 산소가 공급된 혈액이 포함된 피부 팬텀을 만드는 동안 구글, 장갑, 안면 마스크와 같은 적절한 장비를 착용해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
이 연구는 아가로스 기반의 조직 모방 광학 팬텀의 제작과 통합 구를 사용하는 기존 광학 시스템으로 이들의 광학적 특성을 결정하는 것을 보여줍니다.
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.