Name: agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy
Uploaded: 2018-08-22T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy at JoVE.com

חלק מעבודה זו נתמכה על ידי מענק הסיוע על Scientific Research (C) של החברה היפנית עבור קידום של המדע (25350520, 22500401, 15 K 06105) ואת צבא ארה ב המרכז לטניס בישראל-פאק מחקר בפרויקט פיתוח (FA5209-15-P-0175, FA5209-16-P-0132).

1. בניית קונבנציונלי ' מאטום לשקוף ' השתקפות להדמיה הכולל ספקטרוסקופיות מערכת
הערה: לבנות את מערכות מדידה עבור השתקפות ' מאטום לשקוף ' וספקטרה להדמיה הכולל באמצעות מקור אור לבן פס רחב, מדריך אור, של עדשה אכרומטית, בתחום שילוב של, בעל מדגם, של סיב אופטי ספקטרומטר רב ערוצית. התפקיד ...

השלב הקריטי ביותר של פרוטוקול זה הוא השליטה בטמפרטורה של חומר הבסיס. הטמפרטורה כדי לשמור על חומר הבסיס נע בין 58 עד 60 מעלות צלזיוס. אם הטמפרטורה היא יותר מ 70 מעלות צלזיוס, תתרחש דנטורציה של האמולסיה השומנים והן את כל הדם. כתוצאה מכך, יחריף התכונות האופטיות של הפאנטום. אם הטמפרטורה הוא פחות מ 40...

מטוסי פאנטום אופטי אובייקטים מחקה את התכונות האופטיות של רקמות ביולוגיות, היה בשימוש נרחב בתחום אופטיקה ביו. הם מעוצבים כך תואמת התכונות האופטיות, כגון פיזור אור, מקדמי קליטה, עם אלה של רקמות אדם ובבעלי חיים. מטוסי פאנטום אופטי משמשות בדרך כלל למטרות המפורטות להלן: הדמיית התעבורה האור ברקמות ביולוגיות, כיול בעיצוב פיתח מערכת אופטית, להעריך את האיכות והביצועים של המערכות הקיימות, השוואת הביצועים בין מערכות ואימות של היכולת של השיטות אופטי כדי לכמת את התכונות האופטיות1,2,3,4,5. לכן, חומרים קלים להשגה, תהליך ייצור פשוטה, של הפארמצבטית גבוהה ויציבות אופטי של נדרשים לייצור מטוסי פאנטום אופטי.
סוגים שונים של פאנטום אופטי עם חומרי בסיס שונים כגון ההשעיה מימית6, ג'לטין ג'ל7, agarose ג'ל8,9,10, ג'ל לזיהוי11, שרף12, 13,14,15,16, ו- vulcanizing-החדר-הטמפרטורה סיליקון17 דווחו בספרות הקודם. בעבר דווח כי ג'לטין alginate מבוססות ג'לים שימושיים פאנטום אופטי עם מבנים הטרוגנית18. מטוסי פאנטום alginate יש יציבות מכנית וחום מתאימים להערכת photothermal אפקטים כגון מחקרים אבלציה לייזר ו היפרתרמיה מבוססת לייזר מחקרים18. Agarose ג'ל יש היכולת ליצור מבנים הטרוגנית, שלהם המכאניות והפיזיקליות יציבים במשך זמן רב18. טוהר גבוהה agarose ג'לים של עכירות נמוכה מאוד ויש קליטה אופטי חלש. לכן, התכונות האופטיות של פאנטום מבוססי agarose יכול בקלות להיות מתוכנן עם האור המתאימה פיזור וקליטת סוכנים. לאחרונה, styrene-אתילן-butylene-styrene (SEBS) בלוק copolymers19 ו פוליוויניל כלוריד (PVC) ג'לים20 דווחו כחומרי פנטום מעניין עבור אופטי וטכניקות photoacoustic.
פולימר microspheres7,12,21,22, טיטניום אוקסיד אבקת1ו ליפיד אמולסיות23,24,25,26 כגון חלב, ליפיד אמולסיה משמשים כסוכנים פיזור אור, ואילו דיו שחור27,28 ו-29,מולקולרית צבעי30 משמשים בולמי אור. ' מאטום לשקוף ' השתקפות ספקטרום של איברים חיים ביותר נשלטים על ידי קליטת רווית חמצן, המוגלובין בתאי דם אדומים. לכן, המוגלובין פתרונות31,32 ו דם מלא8,9,10,33,36 משמשים לעתים קרובות בתור בולמי אור ב מטוסי פאנטום ספקטרוסקופיה ' מאטום לשקוף ', מולטי ספקטריאליות הדמיה.
השיטה המתוארת במאמר זה משמש ליצור של פנטום אופטי מחקה התעבורה האור ברקמות ביולוגיות לאפיון התכונות האופטיות שלה. כדוגמה, הוא הפגין דו שכבתי אופטי דמה היה שווה התכונות האופטיות של רקמת העור האנושי. היתרונות של שיטה זו על טכניקות חלופיות הם היכולת לייצג ספקטרום ' מאטום לשקוף ' השתקפות של רקמות ביולוגיות חי ב גלוי אורך הגל הקרוב אינפרא אדום באזור, כמו גם את הפשטות להגיע, שימוש זמין בקלות חומרים וכלים אופטיים קונבנציונלי. לכן, הפאנטום אופטי שנעשו על ידי שיטה זו יהיה שימושי עבור פיתוח שיטות אופטי מבוסס על ספקטרוסקופיה ' מאטום לשקוף ' והדמיה מולטי ספקטריאליות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>150-W halogen-lamp light source</td>
			<td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
			<td>LA-150SAE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light guide</td>
			<td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
			<td>LGC1-5L1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrating Sphere</td>
			<td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td>
			<td>RT-060-SF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Port adapter</td>
			<td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td>
			<td>PA-050-SMA-SF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light trap</td>
			<td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td>
			<td>LTRP-100-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectralon white standard with 99% diffuse reflectance</td>
			<td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td>
			<td>SRS-99-020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA</td>
			<td>P400-2-VIS-NIR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniature Fiber Optic Spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA</td>
			<td>USB2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Achromatic lens</td>
			<td>Chuo Precision Industrial Co.,Ltd, Tokyo, Japan</td>
			<td>ACL-50-75M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intralipid</td>
			<td>Fresenius Kabi AB, Uppsala, Sweden</td>
			<td>Intralipid 10%</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coffee 
			(Blendy Mocha Blend Regular Coffee)</td>
			<td>Ajinomoto AGF, Inc. Tokyo, Japan</td>
			<td>Unavailable</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whole blood</td>
			<td>Nippon Bio-Test Laboratories Inc. Saitama, Japan</td>
			<td>0103-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Nippon Genetics Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
			<td>NE-AG02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooking heater</td>
			<td>TOSHIBA CORPORATION Tokyo, Japan</td>
			<td>HP-103K</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy

פרוטוקול זה מתאר כיצד להפוך מבוסס agarose פאנטום מחקה רקמות ומדגים כיצד לקבוע את התכונות האופטיות שלהם באמצעות מערכת אופטית קונבנציונאלי עם כדור שילוב. מדידה עבור הרכישה של השתקפות ' מאטום לשקוף ', הכולל להדמיה ספקטרה נבנות עם מקור אור לבן פס רחב, מדריך אור, של עדשה אכרומטית, כדור של שילוב, בעל מדגם, בדיקה עם סיב אופטי, ו- a ספקטרומטר רב ערוצית. עובש אקריליק בהיקף של שתי חתיכות אקריליק מלבניות, חתיכה אקריליק בצורת U הוא נבנה כדי ליצור פנטום באפידרמיס של רוח רפאים עורי עם דם. היישום של נתרן dithionite (Na2S2O4) פתרון הפאנטום עורי מאפשר deoxygenate המוגלובין בתאי דם אדומים מופץ ב הפאנטום עורי. ההופכי סימולציה מונטה קרלו עם השתקפות ' מאטום לשקוף ', הכולל להדמיה ספקטרה נמדדת ספקטרומטר עם כדור שילוב מתבצע כדי לקבוע הקליטה מקדם ספקטרום ממוצע(λ) ו מופחת פיזור מקדם ספקטרום ממוצעs' (λ) של כל אחת מהשכבות פנטום. פנטום דו שכבתי מחקה את השתקפות ' מאטום לשקוף ' של רקמת העור האנושי מומחש גם לערום את הפאנטום עוריות על הפאנטום עורי.

איור 3 מראה ספקטרום מוערך נציג של המקדם פיזור מופחתת, המקדם הקליטה עבור פנטום עוריות ו פנטום עורי. התוצאות המוצגות באיור 3 הן הממוצעים של עשרה המידות של השתקפות והן להדמיה ספקטרה. פיזור מופחתת מקדם ממוצעs' יש קשת פיזור רחב, מפ...

Watch this Scientific Journal Video about Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy at JoVE.com

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

כאן, נדגים כיצד מבוססי agarose מחקה רקמות פאנטום אופטי נעשות וכיצד התכונות האופטיות שלהם נקבעים באמצעות מערכת אופטית קונבנציונאלי עם כדור שילוב.

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

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Biomolecular איתור העסקת ההחזרה interferometric דימות חיישן (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

ללא קשר, לייבל ללא ניטור של תאים תאי מטריקס באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

בסינתזת מבחנה של ריווח ילידים, סיבי קולגן וארך ריווח המגזרי

Collagen fibrils are present in the  extracellular matrix of animal tissue to provide structural scaffolding and  mechanical strength. These native ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

ציפוי גרפן עבור שתלים ביו

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

בנייה של פנטום multimodality Preclinical שימוש בחומרים רקמות-מחקים לאבטחת איכות במדידת גודל גידול

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

הדמיה מולטימודליות וספקטרוסקופיה סיבים צרור פלטפורמת Microendoscopy עבור לא פולשני,<em&gt; In vivo</em&gt; בדיקת רקמות

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

Preparation and Characterization of Novel HDL-mimicking Nanoparticles for Nerve Growth Factor Encapsulation

הכנה ואפיון של נוזל HDL מחקה ננו-חלקיקים עבור אנקפסולציה גורם העצב הגדילה

The objective of this article is to introduce preparation and characterization methods for nerve growth factor (NGF)-loaded, high-density, lipoprotein ...

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

ייצור ואפיון רקמות אופטי הפאנטומים המכיל למפלגות

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

ייצור העורק הידרוג רקמות-מחקה פאנטום עבור אימות Elastography אולטראסאונד

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functional Connectivity of the Human Brain using Optical Diffuse Correlation Spectroscopy

מוחין זרימת דם מבוסס על המצב מנוחה קישוריות תפקודית של המוח האנושי באמצעות ספקטרוסקופיית מתאם אופטי לפזר

To obtain a comprehensive understanding of the human brain, utilization of cerebral blood flow (CBF) as a source of contrast is desired because it is a ...