(Phys.org)—Stanford-wetenschappers hebben een fluorescentiebeeldvormingstechniek ontwikkeld waarmee ze de pulserende bloedvaten van levende dieren met ongekende helderheid kunnen bekijken. Vergeleken met conventionele beeldvormingstechnieken, de toename in scherpte is vergelijkbaar met het wegvegen van mist van je bril.

De techniek, zogenaamde nabij-infrarood-II-beeldvorming, of NIR-II, houdt in dat eerst in water oplosbare koolstofnanobuisjes in de bloedbaan van de levende persoon worden geïnjecteerd.

De onderzoekers schijnen vervolgens met een laser (het licht bevindt zich in het nabij-infraroodbereik, een golflengte van ongeveer 0,8 micron) over het onderwerp; in dit geval, een muis.

Het licht zorgt ervoor dat de speciaal ontworpen nanobuisjes fluoresceren bij een langere golflengte van 1-1,4 micron, die vervolgens wordt gedetecteerd om de structuur van de bloedvaten te bepalen.

Dat de nanobuisjes fluoresceren bij aanzienlijk langere golflengten dan conventionele beeldvormingstechnieken, is van cruciaal belang voor het verkrijgen van de verbluffend heldere beelden van de kleine bloedvaten:licht met een langere golflengte verstrooit minder, en creëert zo scherpere beelden van de schepen. Een ander voordeel van het detecteren van dergelijk licht met een lange golflengte is dat de detector minder achtergrondruis registreert, aangezien het lichaam geen autofluorescentie produceert in dit golflengtebereik.

Naast het verstrekken van fijne details, de techniek – ontwikkeld door Stanford-wetenschappers Hongjie Dai, hoogleraar scheikunde; John Cooke, hoogleraar cardiovasculaire geneeskunde; en Ngan Huang, waarnemend assistent-professor cardiothoracale chirurgie - heeft een snelle beeldacquisitiesnelheid, waardoor onderzoekers de bloedstroom in bijna realtime kunnen meten.

De mogelijkheid om zowel bloedstroominformatie als bloedvathelderheid te verkrijgen was voorheen niet mogelijk, en zal bijzonder nuttig zijn bij het bestuderen van diermodellen van arteriële ziekte, zoals hoe de bloedstroom wordt beïnvloed door de arteriële blokkades en vernauwingen die veroorzaken, onder andere, beroertes en hartaanvallen.

"Voor medisch onderzoek, het is een heel mooi hulpmiddel om kenmerken van kleine dieren te bekijken, " zei Dai. "Het zal ons helpen sommige vaatziektes beter te begrijpen en hoe ze reageren op therapie, en hoe we betere behandelingen kunnen bedenken."

Omdat NIR-II maar een centimeter kan doordringen, hoogstens, in het lichaam, het zal andere beeldvormende technieken voor mensen niet vervangen, maar het zal een krachtige methode zijn om diermodellen te bestuderen door röntgenstraling te vervangen of aan te vullen, CT, MRI en laser Doppler technieken.

De volgende stap voor het onderzoek, en een die ervoor zorgt dat de technologie gemakkelijker wordt geaccepteerd voor gebruik bij mensen, is om alternatieve fluorescerende moleculen te verkennen, zei Dai. "We willen iets vinden dat kleiner is dan de koolstofnanobuisjes, maar dat licht uitstraalt met dezelfde lange golflengte, zodat ze gemakkelijk uit het lichaam kunnen worden uitgescheiden en we eventuele toxiciteitsproblemen kunnen elimineren."

De hoofdauteurs van de studie zijn afgestudeerde student Guosong Hong van de afdeling Scheikunde en onderzoeksassistent Jerry Lee van de School of Medicine. Andere co-auteurs zijn onder meer afgestudeerde student Joshua Robinson en postdoctorale wetenschappers Uwe Raaz en Liming Xie. Het werk werd ondersteund door het National Cancer Institute, het nationale hart, Lung and Blood Institute en een Stanford Graduate Fellowship.

Het werk is online gepubliceerd in Natuurgeneeskunde .