2009-07-02

光之聲:創新技術破除光學顯微術的障礙

The sound of light: Innovative technology shatters the barriers of modern light microscopy
http://www.physorg.com/news165578271.html

June 30th, 2009

在過去,因為光的強烈散射,即使是現代技術都無法在這種深度下產生高解析度的螢光影像。在 Nature Photonics 期刊中,慕尼黑的研究者們描述他們如何藉由「傾聽光」,揭露活體果蠅幼蟲以及魚類體內的遺傳表現。在未來,這種技術也許能使人體內腫瘤或著冠狀動脈血管的檢查更加容易。

自顯微術出現以來,科學家已利用光線詳細檢查薄薄的組織切片,檢查它們健康與否或著研究細胞的機能。然而,這種檢查的穿透力限制介於 0.5 - 1.0 mm 厚的組織。若切片層更厚,光線會強烈散射以致於有用的細節全都變模糊。

Vasilis Ntziachristos 教授,慕尼黑科技大學 Helmholtz Zentrum Munchen(德國的環境健康研究中心)生物學與醫料成像研究所所長,同時也是慕尼黑科技大學生物成像講座,連同他的研究團隊,現在已能突破這種障礙,穿透至少 6 mm 的組織並描繪出三維影像,使成年斑馬魚全身的視覺化成為可能。

為了成就這種功績,Ntziachristos 教授與其團隊使光線「可聽見」。他們利用雷射光的閃爍自多種角度照亮斑馬魚,那些光被魚(經過基因改造)組織中的螢光色素所吸收。

螢光色素會吸收光線,此過程引起輕微的溫度局部增加,那接著導致微小的體積局部膨脹。這件事非常快速地發生,並創造出小型衝擊波。實際上,這種短雷射脈衝引起的超聲波,研究者以超音波麥克風拾音。

然而,這種技術的真正威力在於特別發展的數學公式,那用來分析其所產生的聲學樣式。一部附屬的電腦利用這些公式來評估與詮釋因魚鱗(scales)、肌肉、骨骼與內部臟器所產生的特殊變形,以產生三維影像。

這種「多頻譜光--聲斷層掃描(multi-spectral opto-acoustic tomography,或 MSOT)」的結果是一張惹人注目的、空間解析度比 40 微米還要更好的影像。而且最棒的是,鎮靜的魚醒過來且恢復原狀,不會因這種程序而受到傷害。

Dr. Daniel Razansky,他在這種方法的開發上扮演中樞要角,表示,"這開啟了大門,通往全新的研究領域。生物學家首度能在光學上穿透數毫米到數公分的組織,追蹤器官、細胞功能的發展以及遺傳表現。"

在過去,了解發展或疾病的演化需要犧牲大量動物。當有多種螢光染料色素(a plethora of fluorochrome pigments)可以選擇時 -- 包括在 2008 年獲得諾貝爾獎的螢光蛋白技術所使用的色素以及在臨床上獲得認可的螢光劑 -- 在魚類到老鼠與人類的種種活生物體中,觀察代謝與分子過程,將成為可能。藥物研究的成果也能收成的更快,因為新療法的分子功效能在同樣動物中觀察一段延伸的時間。

生物工程師 Ntziachristos 確信,"MSOT 能真正地革新生醫研究、藥物發現以及健康照護。因為 MSOT 讓組織的光學與螢光造影能深入數公分,它也能成為整個活組織之細胞與亞細胞過程成像的選擇。"

※ 相關報導:

* Multispectral opto-acoustic tomography of deep-seated fluorescent proteins in vivo
http://www.nature.com/nphoton/journal/v3/n7/abs/nphoton.2009.98.html
Daniel Razansky, Martin Distel, Claudio Vinegoni, Rui Ma,
Norbert Perrimon, Reinhard W. Koster & Vasilis Ntziachristos
Nature Photonics 3, 412 - 417 (2009)
doi: 10.1038/nphoton.2009.98
超高解析度的螢光顯微術讓你看清細胞結構
「顯微鏡晶片」-- 光流體顯微鏡
非線性透鏡使影像更清晰、視野不狹隘
手機使用無透鏡成像(LUCAS)進行健康監測
利用智慧手機進行超音波成像
K-State 阿秒雷射研究建立在愛因斯坦的研究上
新成像技術可展現奈米結晶體的原子結構
乳癌福音:新淋巴結組織切片檢查技術減少輻射暴露
光聲學有助於癌症研究

研究綠螢光蛋白 華裔錢永健獲獎
海中生物冷光的新洞見

1 則留言:

fsj 提到...

講iPhone可治痘除皺? 別傻了

中央社 2010.02.09

網友流傳,用iPhone手機下載特定軟體,讓手機發出藍光或紅光,就能邊講手機、邊治青春痘或除皺。專家認為,手機發光理論可行,卻未必有醫療效果,民眾別傻了。

在網站商店推薦軟體的留言中,網友引用外電報導說,由皮爾森醫師 (Dr. Greg Pearson)研發的軟體AcneApp,使用iPhone或iPod Touch時,可產生波長420奈米的藍光及550奈米的紅光,可殺死痤瘡桿菌及促進膠原蛋白增生,達到治療青春痘及除皺目的。

曜亞醫療器材公司副總經蘇恭敏、台大醫院皮膚部主治醫師蔡辰芳都指出,讓手機發出特定波長的紅光或藍光,理論說得通;是否具醫療效果,卻是另一回事。

蘇恭敏表示,醫療器材中的紅、藍、黃光的光源是LED(發光二極體),這是窄頻的可見光,分別具有促進血液循環、抑制痤瘡桿菌、刺激膠原蛋白形成的療效,醫療級的器材除規定特定頻率的波長,還必須達到每平方公分特定焦耳數的能量及光點大小,治療一定時間才見到療效。

因此,蘇恭敏說,LED紅綠燈也會發同樣波長的紅光,卻沒有療效,同理推測,iPhone手機就算能發紅光或藍光,療效卻成疑;而且台灣是LED大國,卻未生產醫療級LED,現在所用的紅、藍、綠的醫學光療儀器,都是進口貨。

推出iPhone 3G手機綁門號的中華電信公關人員指出,聽過手機下載軟體可邊講電話、邊治痘的消息,而且在網路商店,真的可以付費下載,但「不知道有沒有效果」。

由於電信業者並未宣稱iPhone手機有療效,販售紅綠光軟體的網路業者又在國外登記,衛生署食品藥物管理局科長長杜培文指出,目前只能提醒民眾注意,因為仍需要更多的臨床研究來證實其功效。

杜培文說,國內未核准光療手機產品上市,若有醫院診所、藥商製造或當成醫療器材販售,依違反藥事法相關規定,處新台幣3萬元以上15萬元以下罰鍰,如果情節重大危害健康者,可處3年以下有期徒刑,得併科10萬元以下罰金。



◆ 美洲豹腫瘤能找到

【聯合晚報╱記者嚴文廷/台北報導】2010.02.09

台大附設醫院捐贈一台電腦斷層給台北市立動物園,成為亞洲第一個擁有斷層掃瞄的動物園,已經成功幫助美洲豹、台灣黑熊、小爪水瀨及彌猴診斷病情,尤其是美洲豹「美莉」,診斷出長達40公分的乳房腫瘤。動物園獸醫表示,利用斷層掃瞄可以更精確掌握腫瘤狀況,有助於切除手術順利進行。

台大捐贈這台價值約1600萬元的電腦斷層後,台北市立動物園園長葉傑生表示,以後可以不用讓動物受舟車勞頓之苦,利用電腦斷層也能讓動物的病情評估更加精準。

去年底動物園保育區的美洲豹「美莉」被發現下腹部腫大,經過超音波及X光檢查後,依舊無法正確判斷腫瘤的情況,經電腦斷層後,才知道是長達40公分的乳房腫瘤,北市動物園獸醫室主任張志華表示,16歲半的美莉約人類的40多歲,屬於中年,因此經過評估後,決定切除腫瘤,目前美莉正在休養當中。

張志華表示,這台電腦斷層可以容納台灣黑熊的大小,因此包括貓熊體型以下的動物都可以使用,對於動物的病情可以更精準的評估。