Una de las vías de investigación más importantes en genética es la relación entre los genes y el crecimiento embrionario. No invasivo, La obtención de imágenes en 3D de todo el cuerpo de los embriones es muy importante para establecer estas relaciones a fin de determinar el impacto de genes específicos en el desarrollo. Los ratones son un modelo de investigación generalizado en genética, pero la captura de imágenes tridimensionales del desarrollo fetal de un ratón requiere una resolución más alta y un rendimiento más alto que el que puede proporcionar la micro tomografía computarizada (micro-CT) convencional.

El advenimiento de micro-CT fue como la adquisición repentina de una superpotencia, permitiendo a los investigadores obtener imágenes del interior de objetos y organismos de forma no invasiva por primera vez. La información recopilada por los sistemas micro-CT se compila en información corte por corte, proporcionando una mirada a cualquier sección transversal de una muestra.

Básicamente, la tecnología es una técnica avanzada de transmisión de rayos X. Un generador emite rayos X que viajan a través de una muestra y golpean un detector en el lado opuesto. La muestra se gira y se obtiene una imagen de una fracción de grado repetidamente a través de 180 o 360 grados, resultando en una radiografía tridimensional completa. Los investigadores buscan constantemente reducir los tiempos de adquisición mientras aumentan la resolución para adquirir imágenes de procesos in vivo que la tecnología actual es demasiado lenta para capturar.

Una colaboración internacional de ingenieros e investigadores informa ahora sobre el desarrollo de un sistema de micro-TC a escala de laboratorio que utiliza una fuente de luz de rayos X compacta basada en plasma láser, que utilizaron para escanear un embrión de ratón, un objetivo de escala centimétrica, en alta resolución. Han informado sus resultados en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

La aceleración de plasma es una técnica para acelerar partículas cargadas utilizando estructuras de plasma de alto gradiente. En este caso, la radiación fue generada por el movimiento betatrón de los electrones dentro de un diluido, plasma transitorio, que superó las limitaciones de las fuentes de radiación micro-CT anteriores utilizando ánodos convencionales sólidos o líquidos. "Demostramos que con la fuente láser-betatrón, obtenemos imágenes de embriones de calidad equivalente a la del escáner de sobremesa, pero con un solo pulso de láser en lugar de la exposición de varios segundos requerida con el tubo de rayos X, "escriben los autores.

Informan que su dispositivo tiene una energía de fotones más alta que la utilizada para demostrar la tomografía de contraste de fase de muestras de insectos. Han aumentado la profundidad de penetración de los rayos X y mejorado la relación señal / ruido, resultando en imágenes de mayor calidad que las producidas por los escáneres de microfoco comerciales.

Produciendo tan alta resolución, Los detalles a nivel submicrométrico han sido un objetivo importante en el desarrollo de micro-TC, pero los investigadores enfatizan que necesitarán continuar refinando su tecnología antes de que esté lista para la producción comercial. Un inconveniente es una menor eficiencia de conversión de rayos X a óptica, resultando en la necesidad de exposiciones de múltiples disparos y tiempos de escaneo más largos. Debido a la baja tasa de repetición del láser, su escaneo del embrión de ratón tomó varias horas. "Esto se puede resolver mejorando el sistema láser que acciona el acelerador, "escriben. Pero creen que su técnica dará como resultado fuentes de rayos X compactas para obtener imágenes rápidas de muestras biológicas blandas con una resolución sin precedentes.

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