Инновационный метод визуализации для динамической оптической нанотермометрии

Новая методика визуализации, разработанная группами профессоров Джиньян Лян и Фьоренцо Ветроне из Национального института научных исследований (INRS), позволяет измерять температуру в 2D без контакта. Это точное определение температуры в режиме реального времени может однажды улучшить фототермическую терапию и помочь в ранней диагностике рака кожи.

Эта технология, известная как однократная фотолюминесцентная термометрия времени жизни (SPLIT), основана на люминесценции наночастиц, легированных ионами редкоземельных элементов. «Эти наночастицы считаются нанотермометрами, потому что их люминесцентные свойства меняются в зависимости от температуры окружающей среды. Они также биосовместимы», — сказал профессор Ветроне.

Вместо того, чтобы отображать люминесценцию по точкам, что отнимает много времени, SPLIT использует новую сверхскоростную камеру, чтобы отслеживать, как быстро затухает люминесценция этих наночастиц в каждой пространственной точке. Затем температуру можно определить, проверив, как быстро исчезает излучаемый свет. Поскольку это происходит в режиме реального времени, SPLIT может следить за явлением по мере его возникновения.

Впервые он позволяет использовать люминесцентную термометрию, используя время жизни наночастицы с движущимся образцом. «По сравнению с существующими методами термометрии SPLIT работает быстрее и имеет более высокое разрешение. Это позволяет более точно измерять температуру с помощью передового и экономичного решения», — сказал профессор Лян.

Профессора Лян и Ветроне считают, что технология SPLIT может, среди прочего, увеличить возможности обнаружения и лечения рака кожи. В настоящее время возможности обнаружения меланомы, особенно микромеланомы, все еще ограничены. Существующие диагностические подходы ограничены своей инвазивностью, разрешающей способностью и точностью, что приводит к большому количеству ненужных биопсий.

Таким образом, оптическую термометрию можно использовать для обнаружения раковых клеток, чей быстрый метаболизм приводит к более высокой температуре, чем у нормальных тканей, что делает их более заметными с помощью SPLIT.

Для выявления меланомы в клиниках можно использовать тепловизионную камеру, но разрешение ее низкое. «SPLIT знаменует собой важный шаг в техническом развитии. Благодаря высокому разрешению эту технологию можно использовать для точного определения местонахождения раковой родинки», — сказал профессор Лян.

Помимо обнаружения, эту технологию также можно использовать для контроля дозы света во время определенных видов лечения. Например, фототермическая терапия атакует раковые клетки за счет тепла, выделяемого при воздействии ближнего инфракрасного света. «Мы хотим искоренить рак, но не окружающие ткани, поэтому, если температура слишком высокая, лечение можно уменьшить или на время прекратить. Если она слишком низкая, мы можем увеличить количество света, чтобы получить правильную дозу», — сказал Ветроне.