光学成像系统可以部署找小肿瘤

许多类型的癌症可能更容易治疗,如果他们发现在早期阶段。麻省理工学院的研究人员已经开发了一个成像系统,名为“海豚”,那能使他们找到小肿瘤,小如几百细胞,身体深处。

在一项新的研究中,研究人员用他们的成像系统,依靠近红外光,追踪0.1来看荧光探针通过消化道的老鼠。他们还显示,可以检测到信号组织深度8厘米,远比任何现有的生物医学光学成像技术。

研究人员希望适应卵巢癌的早期诊断成像技术和其他癌症,目前很难检测到晚期。

“我们希望能够找到癌症更早,”安吉拉·贝尔彻说,詹姆斯梅森工艺品麻省理工学院生物工程和材料科学教授和科赫综合癌症研究所的一员,和新上任的麻省理工学院生物工程系。“我们的目标是找到小肿瘤,非侵入性的方式这么做。”

贝尔彻是这项研究的资深作者,发表在3月7日发行的科学报告。Xiangnan见鬼,前麻省理工学院博士后,Neelkanth巴德汉Mazumdar-Shaw国际肿瘤学的家伙,是这项研究的主要作者。作者还包括研究科学家Jifa气和Ngozi法国埃兹,前李顾博士后,博士后Ching-Wei林都研究生Kataria斯和宝拉·哈蒙德教授David h .科赫工程、头麻省理工学院化学工程系,科赫研究所的一员。

更深层次的成像

现有的方法成像肿瘤都有限制,防止他们被用于癌症早期诊断。大多数有一个分辨率和成像深度之间的权衡,和所有的光学成像技术可以形象比约3厘米到组织中。常用的扫描,如x射线计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)可以通过整个身体形象;然而,他们不能可靠地识别肿瘤,直到他们达到约1厘米大小。

贝尔彻的实验室着手开发新的光学方法对癌症成像几年前,当他们加入了科赫研究所。他们想开发技术,可以形象非常小的组细胞深处组织和没有任何放射性标记。

近红外光的波长从900到1700纳米,是适合组织成像因为波长较长的光不分散攻击对象时,光线可以穿透更深的组织。利用这一点,研究人员使用一种方法称为光谱成像,使同时在多个波长的光成像。

研究者们测试了他们的系统的近红外荧光发光探针,主要是氟化钇钠纳米颗粒,稀土元素如铒、钬、镨说通过这一过程被称为掺杂。根据掺杂元素的选择,每一个粒子发射不同波长的近红外荧光。

使用他们开发的算法,研究人员可以从高光谱扫描分析数据来识别不同波长的荧光的来源,这使得他们的位置来确定一个特定的调查。通过进一步分析光波长窄频带内整个近红外线光谱,研究人员也可以确定探头的深度。研究人员称他们的系统“海豚”,这代表“光发光探针检测利用高光谱和漫反射近红外成像。”

为了演示该系统的潜在用途,研究人员追踪0.1 -millimeter-sized集群吞下的荧光纳米粒子,然后经过消化道的活老鼠。这些探头可以修改,这样他们的目标和荧光标记特定的癌细胞。

”在实际应用方面,该技术将使我们方法跟踪0.1 -millimeter-sized荧光标记肿瘤,这是一群大约几百个细胞。据我们所知,还没有人能做到这一点之前使用光学成像技术,”巴德汉说。

早期检测

研究人员还证明了他们可以注入荧光粒子鼠标或一只老鼠的身体,然后通过整个动物形象,这需要成像深度约4厘米,粒子最终确定。在测试与人类tissue-mimics和动物组织,他们能够定位探测深度8厘米,取决于组织的类型。

助理教授Guosong香港斯坦福大学材料科学与工程,将新方法描述为“改变游戏规则”。

说:“这真是令人惊叹的工作,”香港,他并没有参与这项研究。“第一次,荧光成像接近CT和MRI的穿透深度,同时保留其自然高分辨率,使其适用于扫描整个人体。”

这种系统可以使用任何发光的荧光探针的近红外光谱,包括一些已经fda批准的,研究人员说。研究人员也在研究适应成像系统,以便它可以揭示内在组织的差异对比,包括肿瘤细胞的签名,没有任何类型的荧光标签。

在正在进行的工作中,他们使用一个相关的版本成像系统来检测在早期卵巢肿瘤。卵巢癌的诊断通常是很晚的时候因为没有简单的方法来检测肿瘤仍然很小。

“卵巢癌是一种可怕的疾病,它被诊断出这么晚,因为症状是如此的普通,”贝尔彻说。“我们希望跟随复发的肿瘤,并最终找到并遵循早期肿瘤当他们第一次癌症或转移的路径。这是第一个步骤开发这项技术。”

研究人员也开始努力适应这种类型的成像检测其他类型的癌症,如胰腺癌,脑癌,黑色素瘤。

这篇文章被转载材料所提供的麻省理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。