Διδακτορικός Φοιτητής
Κωνσταντίνος Μαυράκης

Email

mavrakis@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Ανάπτυξη Συστήματος Πολυπαραμετρικής Απεικόνισης Εγγενούς Αντίθεσης για την Πρώιμη Διάγνωση Νευροεκφυλιστικών Αλλοιώσεων μέσω του Οφθαλμού

Development of a multiparametric label-free imaging system for the early diagnosis of neurodegenerative disorders through the ocular cavity

Επιβλέπων

Τζωρτζάκης Στυλιανός, αναπληρωτής καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Επιτροπή

Τζωρτζάκης Στυλιανός, αναπληρωτής καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Ζαχαράκης Ιωάννης, Ερευνητής Β', ΙΤΕ, Ηράκλειο, Κρήτης

Παπάζογλου Δημήτριος, μόνιμος επίκουρος καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Περίληψη

Σε αυτό το πρωτοποριακό σύστημα θα συνδυαστούν τρεις μη επεμβατικές τεχνικές χωρίς την χρήση φθοριζουσών ή άλλων χρωστικών ουσιών (label-free): Φωτοακουστική μικροσκοπία (Photoacoustic microscopy ή PAM), Δευτερη αρμονική (Second Harmonic Generation ή SHG) και η φασματοσκοπία Ράμαν. H PAM επιδυκνύει διακριτική ικανότητα εφάμιλλη της οπτικής μικροσκοπίας αλλά διεισδύει σε πολύ μεγαλύτερα βάθη. Οι αυξημένες δυνατότητες πηγάζουν από την θεμελιώδη διαφορά σκέδασης μεταξύ του φωτός και του ήχου τα οποία αποτελούν το σήμα για την οπτική μικροσκοπία και την PAM αντίστοιχα. Η PAM συνδυάζεται συμπληρωματικά με την SHG και την φασματογραφία Raman αποκαλύπτοντας ένα πολύ ευρύ φάσμα πληροφοριών. Η SHG μπορεί να δώσει πληροφορίες για βιολογικές δομές όπως οι εναποθέσεις λιπιδίων ενώ η φασματογραφία Raman παρέχει χημική πληροφορία με μεγάλη ακρίβεια επιτρέποντας έτσι την αναγνώριση μοριακών μοτίβων μέσα σε ιστούς και την σύνδεσή τους με παθήσεις και παθολογικές καταστάσεις. Επιπροσθέτως, θα προστεθούν στην διάταξη δυναμικά προσαρμοζόμενα οπτικά για να διαμορφώσουν το μέτωπο κύματος ώστε να εξομαλυνθούν οι διακυμάνσεις του δείκτη διάθλασης. H διαμόρφωση του μέτωπου κύματος θα αποκαλύψει πληροφορίες για το δείγμα οι οποίες θα ήταν αλλιώς απρόσιτες. Συνεπώς, ακόμα και ευαίσθητες ή δυσπρόσιτες δομές όπως ο αμφιβληστροειδής χιτώνας και η οφθαλμική κοιλότητα μπορούν να εξεταστούν με υψηλή ευκρίνεια. Oι νευρικές απολήξεις στην οφθαλμική κοιλότητα αποτελούν προέκταση του κεντρικού νευρικού συστήματος και αρκετές σοβαρές εκφυλιστικές νευρολογικές παθήσεις εμφανίζουν συμπτώματα στην κοιλότητα τα οποία θα μπορούσαν να διαγνωστούν πριν την εμφάνιση άλλων καθιερωμένων συμπτωμάτων.

Abstract

In this novel imaging system, we will combine three non-invasive and label free imaging techniques: Photoacoustic microscopy (PAM), Second Harmonic Generation (SHG) and Raman spectroscopy. PAM exhibits resolution comparable to that of optical microscopy but can penetrate deeper. The increased possibilities stem from the fundamental scattering difference between light and sound, which constitute the signal for optical microscopy and PAM respectively. PAM, SHG and Raman are combined complementary and will thus produce a wide range of information. SHG can provide information about biological structures such as lipid depositions while Raman spectroscopy provides chemical information with high specificity allowing thus molecular pattern recognition inside tissues and their association with diseases and pathological conditions. Furthermore, adaptive optics will be incorporated in the system in order to shape the wavefront and mitigate variations of the refractive index. This wavefront shaping will reveal information that would have been otherwise inaccessible. Using these techniques, even sensitive and unreachable structures like the retina and the ocular cavity can be investigated with high resolution. Τhe nerve fibers in the ocular cavity are essentially an extension of the Central nervous system and since several neurodegenerative disorders present symptoms in the cavity, they could be diagnosed before the manifestation of conventional symptoms.

facebook icon