Terahertsistä biofotoniikkaa

Terahertsistä tekniikkaa voidaan käyttää laajemminkin kuin vain matkatavaroihin piilotettujen räjähteiden ja aseiden luotaamiseen.

Terahertsien soveltamista biofotoniikassa pidetään lupaavana keinona edistää biologista tutkimusta.

Terahertsien taajuusalue liittyy useisiin perustavanlaatuisiin biologisiin prosesseihin. Vaikka THz-säteily absorboituu voimakkaasti veteen, mitä perinteisesti on pidetty rajoituksena, tämä ominaisuus voi mahdollistaa hydraatiotilojen ja vesipitoisuuden herkän karakterisoinnin.

Näkyvään valoon verrattuna THz-aallot voivat myös tunkeutua tiettyihin biologisiin kudoksiin tehokkaammin. Tasaisesta kehityksestä huolimatta THz-biofotoniikan käyttöönotto on kuitenkin edelleen jäljessä näkyvään valoon perustuvista tekniikoista solujen ja molekyylien dynamiikan suorassa havainnoinnissa.

Tämä johtuu suurelta osin useista haasteista, mukaan lukien suhteellisen alhainen tilaresoluutio, korkea herkkyys vedelle, joka vaikeuttaa mittauksia, hitaammat kuvantamisnopeudet ja kookas laitteisto. Onneksi viimeaikainen kehitys viittaa vahvaan tulevaisuuden potentiaaliin.

Näiden edistysaskeleiden korostamiseksi apulaisprofessori Kazunori Serita Wasedan yliopiston sekä erityisprofessori Masayoshi Tonouchi Okayaman yliopistosta esittelivät kattavan katsauksen, jossa tiivistettiin nykyisiä pyrkimyksiä THz-biofotoniikan rajoitusten ratkaisemiseksi ja käyttöönoton parantamiseksi.

”THz-biofotoniikka on kiehtova tutkimusalue seuraavan sukupolven biolääketieteellisille teknologioille. Tällä hetkellä THz-biolääketieteelliset sovellukset rajoittuvat muutamiin niche-aloihin, joilla on monia teknisiä rajoituksia. Viimeaikainen kehitys uusissa THz -teknologioissa on lisännyt huomattavasti mahdollisuuksia näiden teknisten rajoitusten voittamiseen ”, Serita sanoo.

Katsauksen pääpaino oli aloilla, joilla on vahva potentiaali varhaisiin sovelluksiin. Esimerkiksi THz-kuvantaminen on saamassa huomiota ihosyövän diagnostiikassa sen herkkyyden ansiosta kudoskoostumukselle ja etenee kohti kliinisiä tutkimuksia. Haavan arviointi on toinen ala, jolla THz-kuvantamista sovelletaan yhä enemmän.

Näiden alueiden lisäksi katsauksessa tunnistetaan nousevia suuntia, kuten yksisoluinen THz-kuvantaminen, molekyylitason THz-tutkimukset, sisäelinten diagnostiikka sekä THz-pohjainen verianalyysi.

"THz-mittausteknologiat voivat hyödyttää paitsi lääketiedettä myös monia muita teollisuudenaloja, kuten lääkekehitystä, elintarviketarkastusta, ympäristön seurantaa, puolijohteiden arviointia ja bioteknologiaa", Serita sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Edistynyt mittaustekniikka tuleville puolijohteille

Terahertsisäteilyä vedestä