Una nuova tecnica di imaging sviluppata dai team dei professori Jinyang Liang e Fiorenzo Vetrone presso l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) può misurare rapidamente la temperatura in 2D senza contatto. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications . Questo rilevamento accurato della temperatura in tempo reale potrebbe un giorno migliorare la terapia fototermica e aiutare nella diagnosi precoce dei tumori della pelle.

Questa tecnologia, nota come termometria di imaging della durata della fotoluminescenza a scatto singolo (SPLIT), si basa sulla luminescenza di nanoparticelle drogate con ioni di terre rare. "Sono considerati nanotermometri perché le loro proprietà luminescenti cambiano con la temperatura dell'ambiente. Sono anche biocompatibili", afferma il professor Vetrone, pioniere in questo campo di studio.

Invece di visualizzare la luminescenza punto per punto, cosa che richiede molto tempo, SPLIT utilizza una nuova telecamera ad altissima velocità per monitorare la velocità con cui la luminescenza decade in ogni punto spaziale. "La nostra fotocamera è diversa da quella comune, in cui ogni clic fornisce un'immagine:la nostra fotocamera funziona catturando tutte le immagini di un evento dinamico in un'unica istantanea. Quindi le ricostruiamo, una per una", afferma Xianglei Liu, Ph. D. studente dell'INRS e autore principale di questo articolo.

La temperatura può quindi essere rilevata controllando la velocità con cui la luce emessa si attenua. Dal momento che è in tempo reale, SPLIT può seguire il fenomeno mentre accade. Per la prima volta, consente la termometria a luminescenza utilizzando la durata della nanoparticella con un campione in movimento. "Rispetto alle tecniche di termometria esistenti, SPLIT è più veloce e ha una risoluzione più elevata. Ciò consente un rilevamento della temperatura più accurato con una soluzione sia avanzata che economica", aggiunge il professor Liang, esperto di imaging ultraveloce.

Applicazioni sanitarie

I professori Liang e Vetrone ritengono che la tecnologia SPLIT potrebbe, tra le altre cose, aumentare la capacità di rilevare e curare i tumori della pelle. Allo stato attuale, la capacità di rilevare i melanomi, e più specificamente i micro-melanomi, è ancora limitata. Gli approcci diagnostici esistenti sono limitati dalla loro invasività, risoluzione e accuratezza, il che porta a un gran numero di biopsie non necessarie.

La termometria ottica potrebbe quindi essere utilizzata per rilevare le cellule tumorali, il cui rapido metabolismo porta a una temperatura superiore a quella del tessuto normale, rendendole più visibili con SPLIT.

Per rilevare il melanoma, le cliniche possono utilizzare una termocamera, ma la risoluzione è bassa. "SPLIT segna un passo importante nello sviluppo tecnico. Con l'alta risoluzione, la tecnologia potrebbe essere utilizzata per localizzare con precisione la talpa cancerosa", afferma il professor Liang.

Oltre al rilevamento, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per monitorare la dose di luce durante determinati tipi di trattamento. Ad esempio, la terapia fototermica attacca le cellule tumorali attraverso il calore generato dall'esposizione alla luce nel vicino infrarosso. "Vogliamo sradicare il cancro, ma non il tessuto circostante, quindi se la temperatura è troppo alta, il trattamento potrebbe essere ridotto o interrotto per un po'. Se è troppo basso, possiamo aumentare la luce per ottenere la giusta dose". dice Vetrone.

Nel 2020, la Canadian Cancer Society ha stimato che a 8.000 canadesi era stata diagnosticata solo questa forma di cancro.

L'articolo, "Fast wide-field upconversion luminescence luminescence lifetime thermometry enabled by single-shot compression ultrahigh-speed imaging", è stato pubblicato il 5 novembre 2021 sulla rivista Nature Communications . + Esplora ulteriormente

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