Engineering
This content is Open Access.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Styrbar Nukleering af kavitation fra Plasmonic guld nanopartikler til forbedring af høj intensitet fokuseret ultralyd applikationer
Chapters
Summary October 5th, 2018
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Denne protokol viser den kontrollerbare Nukleering af kavitation i gel phantoms, gennem samtidig eksponering for både nær-infrarødt pulserende laser lys og høj intensitet fokuseret ultralyd (HIFU). Kavitation aktivitet kan derefter bruges til at styrke billedbehandling og/eller terapeutiske anvendelser af HIFU.
Transcript
Denne metode kan hjælpe med at besvare centrale spørgsmål i den høj intensitet fokuseret ultralyd felt, såsom kan laser ultralyd nucleated kavitation bruges til at guide, og også forbedre HIFU kræftbehandlinger. Den største fordel ved denne teknik er, at gennem kombinationen af nano-partikler, HIFU, og laser belysning, kan det overvinde begrænsningerne i hver af disse modaliteter af sig selv. Fremstilling fantomer for at demonstrere nukleationsmetoden.
Start med de-ioniseret, de-gasset, stuetemperatur vand i et glas bægerglas. Desuden forberedes 40%vægt efter volumen acrylamid/bis-acrylamidopløsning. Tilsæt opløsningen til vandet, efterfulgt af en buffer, og ammoniumpersulfat.
Anlækkeren placeres i et vakuumkammer på en magnetisk omrørerplade. Tilsæt en 40-millimeter lang PTFE magnetisk omrøring bar til bægeret og rør ved medium hastighed. Langsomt tilføje kvæg serum albumin pulver.
Når du er færdig, skal du lukke vakuumkammeret og starte vakuumpumpen. Hold målvakuummet og fortsæt omrøringen i 60 minutter. Slip derefter vakuumet og fortsæt med at arbejde med løsningen.
Tilføj nanopartikler til fantomer, der kræver dem. For alle fantomer, tilføje katalysator. Efter fem minutters blanding hældes opløsningen i individuelle forme og vent 20 minutter.
Dette er et eksempel på et fantom, der er indstillet og blevet fjernet fra formen. Den er klar til brug i eksperimentet. Når fantomerne er sat, opbevares de demolderede fantomer i en lufttæt beholder.
Hvis du vil producere et justeringstombillede, skal du begynde med fantomløsningen. Bægerglasset sættes i et vakuumkammer på en magnetisk omrører. Begynd omrøring ved medium hastighed, og pumpe kammeret til målet vakuum.
Efter at have hentet opløsningen, hæld 25 milliliter i en støbeform og tilsæt katalysatoren. Vent 20 minutter, før du placerer et sfærisk metalmål på en millimeters sfærisk metal i fantomets centrum. Hæld derefter yderligere 25 milliliter af fantomopløsningen i formen.
Tilsæt katalysatoren og vent i yderligere 20 minutter. Når justeringstomrummet er indstillet, er det klar til brug eller opbevaring i en lufttæt beholder. Forbered opsætningen til eksperimentet.
Til dette, har en akryl vandtank med 4,5 liter de-ioniseret, de-gassed vand. I den ene ende af tanken skal du placere en akustisk absorber. Dernæst skal du vende opmærksomheden mod den høje intensitet fokuseret ultralyd transducer.
Monter den, og den er co-justeret bredbånd hydrofon på en tre-akset mikrometer fase. Helt nedsænkes transducer og hydrofon i tanken til at vende absorber. Tilslut transduceren til et impedansmatchningskredsløb, der gør det muligt at køre på sin tredje harmoniske.
Dette kredsløb er forbundet direkte til udgangen af en RF-effektforstærker, som har en digital funktionsgenerator som indgang. Funktionsgeneratoren programmeres eksternt. Efter kalibrering får du et justeringstombillede for at fortsætte konfigurationen.
Fantomet skal være i en 3D-printet holder og monteres på en automatiseret 3D-fase. Placer fantomet, så det magnetiske mål er på transducerens omtrentlige brændpunkt. Nu skal du slutte hydrophone direkte til data erhvervelse kortet.
Brug transduceren og hydrofonen til at pulsere ekkolokalisering af justeringsmålet. Send en tre mikrosekund, 10-cyklus burst, og se det fundne signal i realtid på computeren. Juster transducerens mikrometerfase for at ændre flyvetids- og signallylituden.
Systemet er justeret, når tidspunktet for flyvningen er 85 mikrosekunder og signal amplituden er maksimeret. Dernæst skal du tilslutte bredbånd hydrofon direkte til en fem megahertz high-pass filter. Send signalet via en 40-decibel pre-forstærker og derefter til et dataerhvervelseskort.
Sæt nu laserbelysning op til prøven. Synkroniser en 532 nanometer puls laser med funktion generator af en TTL digital forsinkelse puls generator. Brug laseren til at pumpe en optisk parametrisk oscillator.
Par sin produktion i fantomet med en to-millimeter fiber bundt. På tanken, montere denne fiber på et mikrometer fase. Placer fiberen foran fantomet i en vinkel på 45 grader fra den akustiske akse.
Brug synligt lys til justering. Placer strålen for at få justeringsmålet i midten af et 15-millimeter laserpunkt. Endelig skal du placere et digitalt mikroskop og en hvid lyskilde på modsatte sider af vandtanken.
Monter mikroskopet på en mikrometerfase. Placer den, så justeringsmålet er i fokus i sit synsfelt. Sørg for, at det korrekte fantom er på plads.
I dette tilfælde erstatter det relevante vævstomtom justeringstomtom. Stil laserbølgelængden til nanopartikelens gensonans i overfladen. På kontrolcomputeren skal du indstille transduceren til at producere en 10-cykluss burst og indstille laserfluence.
Mål målet toppen af den høje intensitet fokuseret ultralyd brast 10 millimeter dyb og på 13 unikke steder i lodret retning fordelt med fem millimeter. Sørg for, at der er plads til et vævstomtombillede i tanken. Derefter, med softwaren, indstille fluence og kontinuerlig bølge eksponering parametre.
Brug mikroskopet til at registrere termisk læsionsdannelse, da den høje intensitet fokuserede ultralyd med et valgt topundertryk er rettet mod ét sted. Disse data er detektor spænding versus tid til korte, høj intensitet fokuseret ultralyd eksponering for forskellige fantomer under forskellige forhold. I disse datasæt blev fantomerne også udsat for laserbelysning.
Men et fantom havde ikke nanorods og en fantom gjorde. I disse datasæt havde begge fantomer nanorod, men den ene blev udsat for laserbelysning, og det var det andet fantom ikke. Dette viser, at bredbåndsemissioner kun påvises, når nanopartikler, ultralydseksponering og laserbelysning alle er til stede.
Denne mikroskop video giver et eksempel på dannelsen af termiske og kavitation læsioner i en gel fantom med nanorods udsat for høj intensitet fokuseret ultralyd og laser belysning. Under forsøg på denne procedure er det vigtigt at huske at bære passende personlige værnemidler, når du håndterer kemikalierne, og sikre, at der anvendes korrekt øjenbeskyttelse, når du bruger laseren. Efter sin udvikling, denne teknik kunne bane vejen for forskere inden for høj intensitet fokuseret ultralydterapi at udforske ved hjælp af molekylære målrettede nanopartikler til at forbedre kræftbehandlinger gennem målrettede og hurtige termiske ablationer.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
