Een academicus van de Universiteit van Nottingham heeft een prestigieuze vijfjarige fellowship gewonnen om het gebruik van onschadelijke geluidsgolven te onderzoeken om diep in levende cellen te kijken om vroege diagnose van ziekten zoals kanker te helpen.

Royal Academy of Engineering Fellow, Dr. Fernando Perez-Cota, van de faculteit Ingenieurswetenschappen, bouwt een uniek beeldinstrument dat gebruik maakt van geluid met sub-optische golflengte (of fononen). Fononen worden meestal gebruikt in de halfgeleider- en consumentenelektronica-industrie, het gebruik ervan in wetenschappelijke beeldvorming is echter iets nieuws.

Dr. Perez, van de groep Optica en Fotonica, legt uit:"Veel bestaande optische beeldvormingstechnieken falen omdat ze cellen in het beeldvormingsproces verstoren of doden, vooral met het gebruik van giftige chemische kleurstoffen. Geluid, ter vergelijking, is ongevaarlijk voor het leven. Echografie, bijvoorbeeld, is de enige veilige methode om levende menselijke embryo's in beeld te brengen.

"Om dit op cellulair niveau te exploiteren, fononen zijn de juiste keuze omdat hun golflengte in het nanometerbereik ligt. Dit gebruik van microscopische echografie wordt momenteel niet gebruikt in de biowetenschappen en de gezondheidszorg, maar het heeft veel potentiële voordelen in 3D-beeldvorming, dat is iets wat ik zal onderzoeken op het project."

De nieuwe ultrasone microscoop zal korte laserpulsen gebruiken om fononen te genereren die zich in de cel verspreiden. Het signaal pikt variaties in 'hardheid' (elasticiteit) van celkenmerken (membraan, kern, enz.) om een ​​meer gedetailleerd 3D-beeld op te bouwen dat met licht waarneembaar zou zijn.

Met de fonon-tool kunnen wetenschappers de mechanische eigenschappen in levende cellen observeren in een veel hogere resolutie dan met de huidige optische of akoestische methoden - wat resulteert in een betere beeldkwaliteit - en gedurende langere perioden.

Onderzoekers kunnen de tool ook gebruiken om te bestuderen hoe abnormale en gezonde cellen anders kunnen reageren op medicijnen, veranderingen in temperatuur, voeding en sfeer.

Hoewel de fononmicroscoop een beter begrip van veel problemen in de celbiologie zal ondersteunen, Dr. Perez is van plan zijn onderzoek te richten op gezondheidsproblemen zoals kanker, parasitologie, osteoporose en vruchtbaarheid.

"Er is veel bewijs dat de elasticiteit van kankercellen significant verschilt van normale cellen, het is in het verleden echter een uitdaging gebleken om de eigenschappen van deze cellen in microscopisch detail vast te leggen. De fonon-tool kan mogelijk helpen bij een eerdere diagnose van ziekten of het wetenschappelijk inzicht in hoe cellen zich gedragen, verbeteren. muteren en verspreiden in het menselijk lichaam, "Dr. Perez voegt eraan toe.