Új lehetőségek az élet építőköveinek jobb megismerésére

Tegnap még csak kutatási területek, ma már gyakorlati eljárások

2015. április 13., hétfő, 09:50

Címkék: biofotonika Carl Zeiss LASER World of PHOTONICS lézertechnológia orvostechnológia

A Nobel-díj, mellyel a Göttingenben dolgozó Stefan Hellt és az általa kifejlesztett STED mikroszkópiát elismerték, mérföldkő a nanovilág mikroszkópos felfedezésében. A lézerek, az aktiválható fluoreszcens jelölőanyagok és a képalkotási technikák az élő sejtek eddiginél mélyrehatóbb megismerését teszik lehetővé.

A lézerek már jelenleg is forradalmasítják az orvosi kutatást, a diagnosztikát és a terápiát. A müncheni vásárközpontban június 22–25. között megrendezésre kerülő LASER World of PHOTONICS kiállításon ismét a biofotonika és az orvostechnológia áll a figyelem középpontjában.

Nem egy, hanem kettő friss Nobel-díjas is felszólal a 2015. évi fotonikai kongresszuson: Stefan Hell és Eric Betzig professzor a szuperrezolúciós fluoreszcens mikroszkópiáról tart előadást. Ez az innovatív mikroszkópos eljárás minden korábbinál mélyebb betekintést nyújt az élet nanoméretű építőköveinek világába. Az aktiválható fluoreszcens jelölőanyagoknak köszönhetően a minták nanométeres lépésekben, sorozatosan megvilágíthatók, letapogathatók, majd az így kapott adatokból a megfelelő szoftverekkel pontos kép állítható elő. A biológiai orvoslással foglalkozók reményei szerint a nanomikroszkópia hozzájárulhat különböző betegségek, például a rák, az AIDS, az Alzheimer-kór és számos más betegség molekuláris jellemzőinek megismeréséhez, és ezzel olyan beavatkozási pontok azonosításához, melyek hatásosabb kezelést tesznek lehetővé.

A párhuzamosított RESOLFT nanoszkópia az élő sejtek másodperceken belüli képi megjelenítését teszi lehetővé (Fotó: © Andriy Chmyrov, Stefan W. Hell, Max Planck Institute for Biophysical Chem-istry)

A mikroszkópia és a spektroszkópia segítséget nyújt a betegségek megértésében

Az élő sejtek csupán pár nanométeres felbontással történő megfigyelése új világokat nyit meg a biofotonika előtt. A fejlesztők újabb és újabb technikákat használnak az emberi szem számára eddig láthatatlan világok megismeréséhez, a kétfoton mikroszkópiától és a lézeres letapogató tomográfiától az optikai mikroszkópia és a Raman spektroszkópia, illetve a fluoreszcens mikroszkópok, és a különösen nagy időbeli és térbeli felbontású kamerák kombinálásáig. A technológia kulcsa minden esetben a rendkívül rövid ultraibolyától az infravörös tartomány mélyéig terjedő, nagy teljesítményű fénysugár-forrás. A lézerek fejlesztői szorosan együttműködnek az optikai ipar, a félvezetőipar és a pozicionáló rendszerek fejlesztőivel, az orvostechnológiai vállalkozásokkal és a kutatóintézetekkel. A legfrissebb fejlesztések a LASER World of PHOTONICS kiállításon mutatkoznak be.

Infravörös femtoszekundumos lézerimpulzusok fotonikus kristályszálban történő terjedése (Fotó: Laser Zentrum Hannover)

Biofotonika és orvostechnológia a B3 csarnokban

A B3 csarnok tematikus kiállításai, az alkalmazási területekkel kapcsolatos, számos szakmai beszélgetés, valamint a biológiai orvoslásban használható optikai megoldásokról szóló európai konferenciák, melyek a szakmai kiállítással párhuzamosan zajlanak, kiemelkedő bemutatkozási tereppé teszik a szakkiállítást a biofotonikai ágazat számára, melynek piaca a közelmúltban elérte az évi 65 milliárd eurót. A betegek és a társadalom számára egyaránt hasznos, orvostechnikai innováció egyik fő hajtóerejét a lézerek alkotják.

Jó példa erre a szürkehályog kezelése, melyben a femtomásodperces lézerek játsszák a főszerepet. Ezekkel csupán 1,5 mm hosszú, precíz bemetszéseket végezve felszabdalják a beszürkült szemlencsét, amelyet azután a minimális méretű nyíláson át szívással eltávolítanak, majd mesterséges lencsével pótolnak. Egy ilyen, a járóbeteg-ellátás keretében végezhető lencsebeültetés csak 20 percig tart, míg a szike korában a többnapos kórházi tartózkodás volt a megszokott.

Az új kompakt ZEISS LSM 800 Airyscan konfokális lézer pásztázó mikroszkóp egy csúcstechnológiás képalkotó az orvosbiológiai kutatásokban (Fotó: Zeiss)

Lézerek felhasználása az orvosi diagnosztika és terápia optimalizálásában

Számos minimálisan invazív műtét száloptikás lézerrel zajlik. A mikro-bemetszéseken keresztül bevezetett lézeres eszközöket manapság felhasználják seprűvénák, gyomorfekélyek és zsírszövetek eltávolításához. Hacsak lehet, a sebészek, fogorvosok, bőrgyógyászok, urológusok és nőgyógyászok a kis beavatkozással járó kezeléseket választják, melyek kényelmesebbek a beteg számára, nem marad utánuk heg, és csak ritkán okoznak vérzést vagy fertőzést. Mindehhez nélkülözhetetlenek a különböző eljárásokhoz igazodó, továbbfejlesztett száloptikás vezetékek. Az adott beavatkozáshoz szükséges fényterjedési jellemzőket és fényintenzitást a száloptikás anyagok és az optikai végeszközök bővülő választéka, valamint a miniatürizáció biztosítja. Hasonló technikát használnak a tumorok lézerrel végzett, célzott megsemmisítéséhez, melynél a daganatot előzőleg fényre aktiválódó anyaggal töltik fel.

Konfokális és Airyscan mikroszkóppal készült képek összehasonlítása (Fotó: Zeiss)

Jénai kutatók a száloptikás lézerek diagnosztikai célú felhasználásán dolgoznak. Céljuk a közvetlenül a testen belül végezhető spektroszkópiai szövetelemzés, mellyel szükségtelenné tehető a szövetmintavétel és a laboratóriumi eredményekre való várakozás. A jénai kutatók jelenleg azt vizsgálják, hogy mely optikai szálak és milyen hullámhosszú fény az emésztőrendszer, a véredények és a szervek mely szöveteihez alkalmas. A LASER World of PHOTONICS kiállításra látogatók a B3 csarnokban, a biofotonikai kutatásokat bemutató közös standon érdeklődhetnek erről a minimális beavatkozással járó szövetspektrometriai vizsgálatról.

Háromdimenziós nyomtatás: tegnap még kutatási terület, ma már gyakorlati eljárás

A generatív gyártási eljárásokat egyre szélesebb körben használják implantátumok előállításához – például a siketek által használt cochleáris implantátumok elektródáinak, fogászati koronák fém tartószerkezeteinek és mesterséges ízületeknek a legyártásához, hogy csak néhányat említsünk.

A Laser Zentrum Hannover (LZH) kutatói a siketek által használt cochleáris implantátumok személyre szabott gyártását tervezik (Fotó: Laser Zentrum Hannover)

A lézer a CAD tervezőprogrammal megalkotott tervrajz alapján porított fémből, rétegről rétegre építi fel a személyre szabott implantátumokat. Ehhez gyakran a beteg testéről készített felvételek szolgálnak mintaként. A teljesen digitális gyártási folyamat csökkenti a költségeket, és biztosítja az implantátum vagy pótlás tökéletes illeszkedését. Ez egyben azt is jelenti, hogy minden implantátum egyedi.

www.world-of-photonics.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek