Een optische microscoop voor biologische en biomedische toepassingen, die ook kan worden gebruikt om tumoren te identificeren. Dit is wat de onderzoekers aan de Politechnische universiteit van Milaan hebben ontwikkeld. De ‘Politecnico’ van Milaan is de grootste en oudste technische universiteit van Italië.
“Vandaag de dag is de identificatie van tumoren en andere ziekten grotendeels gebaseerd op het subjectieve oordeel van een patholoog die het weefsel visueel inspecteert onder een microscoop,” vertelt Dario Polli, hoofddocent natuurkunde in een persbericht dat is uitgegeven door de Milanese universiteit.
De microscoop die het team van Polli heeft gebouwd is in staat om in korte tijd de chemische bestanddelen van een biologisch weefsel te visualiseren om zieke cellen te identificeren. “Het is een nauwkeurig, betrouwbaar en niet-invasief instrument dat het werk van de chirurg in realtime kan begeleiden,” zegt Polli, die de wetenschappelijk directeur van het project is. De optische microscoop is gebaseerd op Raman spectroscopie, een methode die gebruik maakt van de interactie tussen licht en materie met als doel kennis te verwerven over de samenstelling van de materie. Het effect is vernoemd naar de Indische Nobelprijswinnaar C. V. Raman.
Vingerafdruk van moleculen
Het Milanese onderzoeksteam heeft een uiterst geavanceerde lasertechnologie gebruikt, die ultrakorte lichtpulsen creëert. Tijdens een recente Ted Talk vergeleek de 44-jarige Polli de tijdspanne van zo’n impuls met een eurocent in vergelijking met de staatsschuld van Italië (ten hoogte van om en nabij de 2700 miljard dollar). Deze lichtpulsen maken het mogelijk om de vingerafdruk van de moleculen waaruit de materie is opgebouwd, vast te leggen. Elke molecule is in feite herkenbaar aan het geluid dat hij uitstraalt wanneer hij vibreert.
Ultrakorte lichtpuls is als de verhouding tussen een eurocent en 2700 miljard ofwel de staatsschuld van Italië
De laserpulsen hebben een dubbele functie. De puls slaat de moleculen als een hamer aan met als doel ze te laten trillen om vervolgens hun trilling waar te nemen. Elke molecuul heeft zijn eigen ‘muziek’. Niet dat de vibraties te horen zijn. De frequenties zijn miljarden keren hoger dan de geluiden die we met onze oren kunnen horen.
Deze Milanese toepassing gebeurt op een niet-invasieve manier: er hoeft geen monster te worden genomen, er hoeft geen contrastmiddel te worden toegevoegd. Het is daarmee mogelijk om de de verschillende bestanddelen van materie in kaart te brengen en gedetailleerde driedimensionale kaarten van cellen en weefsels te maken.
Virtuele histopathologie
De uitvinding moet de weg vrijmaken voor ‘virtuele histopathologie’ ofwel de microscopische intra-operatieve en niet-invasieve evaluatie van kankerweefsel. De bedoeling is dat in de toekomst onderzoekers en artsen zonder specifieke kennis van lasers en optica in staat worden gesteld routinematig de functionele eigenschappen van cellen en weefsels te visualiseren.
Het ‘vibreren’ van de aangeslagen moleculen komt terug in de naam van het project dat Vibra heet. Vibra staat voor ‘Very fast Imaging by broadband coherent Raman’. Het project is met 1,8 miljoen euro gefinancierd door de Europese Onderzoeksraad van de Europese Unie en werd deze week gepresenteerd.
