een kleine, transparant apparaat dat in een contactlens past, heeft een mooie toekomst, mogelijk helpen bij een reeks wetenschappelijke inspanningen, van biogeneeskunde tot geologie.

Ontwikkeld door wetenschappers van de Northwestern University, het apparaat, genaamd de Micro-ring resonator detector, kan de snelheid van de bloedstroom en het zuurstofmetabolisme aan de achterkant van het oog bepalen. Deze informatie kan helpen bij het diagnosticeren van veelvoorkomende en slopende ziekten als maculaire degeneratie en diabetes.

Het Micro-ring-apparaat bouwt voort op het baanbrekende werk van professor Hao F. Zhang in 2006 om fotoakoestische beeldvorming te ontwikkelen, die geluids- en lichtgolven combineert om afbeeldingen van biologische materialen te creëren. De beeldvormingstechniek wordt op grote schaal onderzocht voor zowel fundamenteel biologisch onderzoek als klinische diagnose, van nanoscopische cellulaire beeldvorming tot screening op borstkanker bij de mens.

Voor drie jaar, Zhang, universitair hoofddocent biomedische technologie, werkte met Cheng Sun, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde, en hun postdoctorale fellows Biqin Dong en Hao Li om de Micro-ring-resonatordetector te maken.

"Wij geloven dat met deze technologie, optische ultrasone detectiemethoden zullen een steeds belangrijkere rol spelen in fotoakoestische beeldvorming voor het netvlies en vele biomedische toepassingen, ' zei Zhang.

Het werk van het team aan het apparaat resulteerde in een recensieartikel, gepubliceerd in de editie van januari 2017 van het tijdschrift Transacties over biomedische technologie .

In 2006, Zhang was nieuwe retinale beeldvormingstechnologieën aan het onderzoeken toen Dr. Amani Fawzi, nu een universitair hoofddocent oogheelkunde aan de Northwestern's Feinberg School of Medicine, benaderde hem om een ​​nieuw diagnostisch apparaat te maken dat biologische activiteiten aan de achterkant van het oog kon meten.

"We hadden een apparaat nodig met voldoende bandbreedte voor ruimtelijke resolutie, "Zei Zhang. "En het moest optisch transparant zijn om licht vrij door te laten gaan."

"Echografie-detectieapparaten uit die tijd waren meestal omvangrijk, ondoorzichtig, en niet gevoelig genoeg. En ze hadden beperkte bandbreedte, ' zei Sun. 'Het kon maar een deel van wat er in het oog gebeurde, vastleggen.'

Om de uitdaging van Fawzi aan te gaan, het team moest een radicaal ander type detector ontwikkelen - klein genoeg om met menselijke ogen te gebruiken, zacht genoeg om in een contactlens te worden geïntegreerd en toch een superhoge resolutie van honderden megahertz te genereren.

"De moeilijkheid was om het te fabriceren, laat het passen in de maat van een contactlens, en laat het nog steeds werken, ' zei Zon.

Eerst, het team overwoog een apparaat dat de naaldgrote detector op het ooglid plaatste, maar die methode was niet ideaal. Volgende, ze kwamen op het idee van een kleine ring geïmplanteerd in een contactlens voor eenmalig gebruik die tijdens de diagnose werd gedragen.

Echter, dat idee voegde een extra uitdaging toe:het apparaat transparant maken.

Na bijna drie jaar werk, ze creëerden de plastic Micro-ring resonator, een transparant apparaat met een diameter van 60 micrometer en een hoogte van 1 micron. Er is beweging in de richting van het gebruik ervan bij patiënten.

Het team blijft het apparaat verbeteren met ondersteuning van Northwestern, de nationale gezondheidsinstituten, Argonne Nationaal Laboratorium, en de National Science Foundation.

Terwijl het woord zich verspreidt over het apparaat, ongeveer een dozijn wetenschappers uit verschillende vakgebieden hebben het team benaderd om het aan te passen voor hun eigen werk. Bijvoorbeeld:

• Oncologen willen het systeem gebruiken om de optica van borstkankercellen te bestuderen, informatie die kan leiden tot nieuwe behandelingen.
• Neurowetenschappers zijn geïnteresseerd in het gebruik van de Micro-ring-resonator als een venster op knaagdierhersenen als een manier om de bescherming van geneesmiddelen voor de cortex tijdens verschillende punten van een beroerte te bestuderen. "Typisch, onderzoekers gebruiken een puur stuk glas, maar dit maakt veel meer soorten beeldvorming mogelijk, ' zei Zhang.
• Geologen willen de technologie gebruiken om de aardkorst en aardbevingen te onderzoeken. "Toen ik hoorde van een geoloog - dat was een verrassing, " hij voegde toe.