استفاده از نانوذرات برای بهبود تصویربرداری

تصویربرداری نوری روشی ارزان و بسیار کارا است که عموما برای کاربردهای
زیست پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما فناوری‌های رایج نمی‌تواند از
عمق بافت‌ها تصویربرداری کند. بنابراین انگیزه‌ای برای محققان ایجاد شده تا
روی ارائه راهبردهای جدید جهت گرفتن تصاویر با قدرت تفکیک بالا و همچنین
کنتراست مناسب از عمق بافت‌ها تحقیق کنند. در صورت تحقق این رویا، پزشکان
قادر خواهند بود تا با استفاده از این روش‌ها از تومورها و دیگر عناصر
غیرعادی زیر پوست تصویربرداری کنند.

این ذرات از چند جهت منحصر به‌فرد هستند. اول این که پرتوهای مادون قرمز
نزدیک را جذب و نشر می‌دهند به‌طوری که طول موج پرتو نشر داده شده کوتاه‌تر
از طول موج پرتو جذب شده است. دلیل این تفاوت مربوط به نحوه جذب و نشر پرتو
توسط بافت است بنابراین دانشمندان می‌توانند تصاویری با کنتراست بالاتر از
نقاط عمیق‌تر بافت تهیه کنند. دومین دلیل منحصر به‌فرد بودن این مواد آن
است که ترکیب به‌کار رفته در آن – کلسیم فلوراید- ماده‌ای رایج در استخوان
و دندان است، بنابراین انطباق‌پذیری بالایی با بدن انسان دارد که این موضوع
می‌تواند خطرات و اثرات جانبی را به‌حداقل برساند. پوسته این ذرات موجب
افزایش اثر فتولومینسانس می‌شود.

برای نشر نور، ذرات از پدیده تبدیل مادن قرمز نزدیک به مادون قرمز نزدیک (NIR-to-NIR)
استفاده می‌کند. در این روش ذرات یک جفت فوتون را جذب کرده و آنها را درون
یک ذره ترکیب می‌کند بنابراین پرتو نشر یافته انرژی بیشتری خواهد داشت.

یکی از مزایای این روش تصویربرداری آن است که جذب و نشر پرتو در محدوده
مادون قرمز رخ می‌دهد و این محدوده دارای نویز زمینه کمی است. به این
محدوده در طیف الکترومغناطیس، پنجره شفافیت نوری در بافت‌های زیستی گفته می‌شود.
دلیل این امر آن است که بافت‌های زیستی مقادیر بسیار کمی از این پرتو را
جذب و نشر می‌دهند.