مارکر لیس امیجنگ تکنیک کے طور پر، ملٹی موڈل نان لائنر آپٹیکل امیجنگ (NLOI) کینسر کی تشخیص کے لیے ایک طاقتور ٹول بن گیا ہے۔ ملٹی موڈل این ایل او آئی کے ساتھ منسلک موشن آرٹفیکٹس اور آپٹیکل نقصان سے بچنے کے لیے، ایک حل یہ ہے کہ ایک ہی الٹرا فاسٹ لیزر کو ایکسائٹیشن سورس کے طور پر استعمال کیا جائے جس میں متعدد ڈیٹیکشن چینلز کے ساتھ مل کر مختلف بائیو مالیکیولز کا مشاہدہ کرنے کے لیے مختلف طریقوں سے سگنلز اکٹھے کیے جائیں۔ تاہم، اس صورت میں، ہر موڈ کو آزادانہ طور پر بہتر نہیں بنایا جا سکتا اور تمام NLOI طریقوں کو اکسانے کے لیے ایک مناسب جوش کے ذریعہ کی ضرورت ہے۔ لیبل فری اسپونٹینیوس فلوروسینس ملٹی پلیکسڈ (SLAM) مائیکروسکوپی، 1110 nm پر جوش و خروش کی طول موج سیٹ کے ساتھ، مختلف سگنل ڈیٹیکشن چینلز کے ذریعے ایک ہی اکسیٹیشن کنڈیشن کے تحت چار طریقوں سے سگنلز کو بیک وقت جمع کرنے کے قابل بناتی ہے، FAD کے لیے دو فوٹون فلوروسینس (2PAF) حاصل کرتی ہے۔ ، NADH کے لیے تھری فوٹون فلوروسینس (3PAF)، کولیجینس ڈھانچے کے لیے دو آکٹیو فریکوئنسی (SHG)، اور ریفریکٹیو انڈیکس میوٹیشن کے لیے تھری آکٹیو فریکوئنسی (THG)۔ فریکوئنسی (THG) ریفریکٹیو انڈیکس اتپریورتنوں پر سگنل۔ فی الحال، SLAM مائیکروسکوپس کو چلانے کے لیے استعمال ہونے والے زیادہ تر روشنی کے ذرائع کو الٹرا شارٹ دالوں کو فوٹوونک کرسٹل ریشوں یا کرسٹل میں جوڑنے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ طول موج کی تبدیلی کو حاصل کیا جا سکے، جس میں زیادہ لاگت، بڑے فٹ پرنٹ، پیچیدہ آپریشن، اور طویل عرصے تک مستحکم آپریشن کی ناکامی شامل ہے۔
To address the above problems and difficulties, the L07 group of Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Condensed Matter Physics (NRCP), based on many years of research on ultrafast fiber lasers, proposed a Yb-doped fiber laser with dual management of pre-chirp and gain, and finally obtained a pulse with a wavelength of 1110 nm, an energy of more than 90 nJ, a pulse width of 34 fs, and peak power of close to 3 MW, by finely adjusting the input energy and pre-chirp. With a wavelength of >90nJ، 34fs کی نبض کی چوڑائی، اور تقریباً 3MW کی چوٹی کی طاقت، روشنی کا ذریعہ کمپیکٹ اور مستحکم ہے جبکہ میڈیکل امیجنگ کے لیے SLAM مائیکروسکوپس کو چلانے کے لیے بہترین نبض کا معیار حاصل کرتا ہے۔
شکل 1 پری کرپ اور گین ڈوئل مینجمنٹ کے ساتھ یٹربیم ڈوپڈ فائبر لیزر سسٹم کا اسکیمیٹک خاکہ دکھاتا ہے۔ یہ سیڈ سورس، پری ایمپلیفیکیشن ماڈیول، پری چرپ ماڈیول، گین مینیجڈ ایمپلیفیکیشن (GMA) ماڈیول اور کمپریشن ماڈیول پر مشتمل ہے۔ بیج کا منبع 1040 nm کے مرکز طول موج کے ساتھ ایک بیج کی نبض فراہم کرتا ہے، 0.2 nJ کی نبض کی توانائی، اور 43 میگاہرٹز کی تکرار فریکوئنسی فراہم کرتا ہے۔ بیج کی نبض کو 40 سینٹی میٹر لمبے Yb-doped فائبر کے ذریعے پہلے سے بڑھا دیا جاتا ہے، اور بازی کو متعارف کرانے کے لیے GMA ماڈیول کے سامنے جھاڑیوں کا ایک جوڑا رکھا جاتا ہے، اور پری ایمپلیفائیڈ آؤٹ پٹ میں ایک منفی یا مثبت پری کرپ شامل کی جاتی ہے۔ grating وقفہ کاری کو ایڈجسٹ کرکے نبض. مزید پری چیرپڈ دالوں کو 3.1 میٹر لمبے Yb ڈوپڈ فائبر میں بڑھایا جاتا ہے تاکہ فائدہ کے انتظام کے لیے۔ دوسری ایمپلیفائیڈ پلس کو ٹرانسمیشن گریٹنگس کے ایک اور جوڑے کے ذریعے کمپریس کیا جاتا ہے۔ نبض کے کمپریشن کوالٹی پر ان پیرامیٹرز کے اثر کو ان پٹ انرجی اور پری کرپ کو باریک ٹون کرکے دریافت کیا جاتا ہے، اور تجرباتی نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔ 2 اور 3، جو یہ ظاہر کرتے ہیں کہ پمپ پاور، ان پٹ انرجی، اور مناسب منفی چہچہاہٹ کی ایک حد میں اعلی کمپریشن کوالٹی کی دالیں تیار کی جا سکتی ہیں۔ جب پمپ کی طاقت 9 ڈبلیو ہوتی ہے، ان پٹ پلس انرجی 0.6 nJ ہوتی ہے، اور پری کرپ -36000 fs2 ہوتی ہے، ایک پلس جس کا مرکز طول موج 1110 nm، پلس کی چوڑائی 34 fs، توانائی 92.2 ہوتی ہے۔ nJ، اور 3 میگاواٹ کے قریب کی چوٹی کی طاقت حاصل کی جاتی ہے، جو میڈیکل امیجنگ کے لیے SLAM مائکروسکوپ چلانے کے لیے بہت موزوں ہے۔
تصویری شکل 2. 9 ڈبلیو کی پمپ پاور پر GMA پلس کمپریشن پر مختلف ان پٹ پلس انرجیوں کا اثر اور -36000 fs2 کی پری کرپ۔ (a) مختلف ان پٹ توانائیوں پر کمپریشن پلس کی چوڑائی اور اسٹریہل کا تناسب۔ (b) مختلف ان پٹ توانائیوں پر آؤٹ پٹ سپیکٹرا۔ (c) سرخ وکر: کمپریسڈ نبض کا ماپا ہوا خود کار ارتباط کا راستہ، سیاہ وکر: اسپیکٹرل کیلکولیشن کے ذریعے حاصل کردہ تبدیل شدہ حد نبض کی خود کار ارتباط کی رفتار
تصویر 3. 0.6 nJ کی ان پٹ پلس انرجی اور 9 ڈبلیو کی پمپ پاور کے لیے GMA پلس کمپریشن پر مختلف پری کرپس کا اثر۔ نتائج کا خلاصہ اس طرح ہے (a) کمپریسڈ پلس پلس چوڑائی اور مختلف پری چیرپس کے لیے اسٹریہل کا تناسب۔ (b) مختلف پری چہروں پر آؤٹ پٹ سپیکٹرا۔ (c) سرخ وکر: کمپریسڈ پلس کا ماپا ہوا خودکار ارتباطی رفتار، سیاہ وکر: اسپیکٹرل کیلکولیشن کے ذریعے حاصل کردہ تبدیل شدہ حد نبض کی خود کار ارتباط کی رفتار۔
ٹیم نے اس الٹرا فاسٹ لائٹ سورس کو مختلف ٹشوز میں ٹیومر پیتھالوجی کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا، بشمول آنتوں کے اڈینو کارسینوما، پھیپھڑوں کے اڈینو کارسینوما، اور جگر کے ٹشوز، بیک وقت SLAM تکنیک کے ذریعے سیلولر اور ایکسٹرا سیلولر اجزاء کی تصویر بنانے کے لیے۔ آنتوں کے اڈینو کارسینوما ٹشو کی ایک SLAM تصویر شکل 4 میں دکھائی گئی ہے، جہاں سبز رنگ SHG کی نشاندہی کرتا ہے، میجنٹا THG کی نشاندہی کرتا ہے، پیلا 2PEF کو ظاہر کرتا ہے، اور نیلا رنگ 3PEF کی نشاندہی کرتا ہے۔ SLAM امیجنگ روایتی H&E-داغ دار تصاویر کے مقابلے زیادہ زیادہ سیلولر اور ٹشو کی تفصیلات فراہم کر سکتی ہے، جو ٹیومر اور نارمل ٹشوز دونوں میں حیاتیاتی اجزاء کی تبدیلیوں کو سمجھنے اور کینسر کی تشخیص اور تشخیص کے لیے بائیو مارکر تلاش کرنے میں مدد کرتا ہے۔
تصویری شکل 4. (a) SHG/THG/2PEF/3PEF آنتوں کے اڈینو کارسینوما ٹشو کی امیجنگ۔ دلچسپی کے مختلف علاقوں کو (c) - (e) (سفید ڈیشڈ چوکوں) میں بڑھا دیا گیا ہے۔ (b) متعلقہ H&E داغدار تصاویر۔ (c) عام آنتوں کے میوکوسل ٹشو کی 2PEF/3PEF امیجنگ۔ (d) عام آنتوں کے میوکوسل ٹشو کی SHG/THG امیجنگ۔ (e) بیچوالا ریشوں اور چربی کے خلا کی SHG امیجنگ، سرخ تیر: آنتوں کا غدود، نیلا تیر: تہہ خانے کی جھلی، سبز تیر: بلغم جو کپ کے خلیات سے چھپا ہوا، سفید تیر: میکروفیج، پیلا تیر: بیچوالے ریشے، جامنی تیر: چربی کے خلا۔ اسکیل بار: 200 μm
مجموعی طور پر، تحقیقی ٹیم نے ایک پری چیرپڈ اور گین ڈوئل مینیجڈ Yb-ڈوپڈ فائبر لیزر کی ترقی کے ذریعے اعلیٰ معیار کی الٹرا فاسٹ پلس جنریشن حاصل کی، جسے SLAM امیجنگ پر کامیابی کے ساتھ لاگو کیا گیا، یہ ایک ایسی تکنیک ہے جو سیلولر اور بافتوں کی مزید تفصیلات فراہم کر سکتی ہے۔ آنکوپیتھولوجی اسٹڈیز اور کینسر کی تشخیص میں مدد کر سکتے ہیں۔ اس کے علاوہ، الٹرا فاسٹ لائٹ سورس کمپیکٹ اور مضبوط ہے، جو اسے مختلف جسمانی اور پیتھولوجیکل عمل کی تیز رفتار اور جامع تشخیص کے لیے طبی ترتیب میں استعمال کے لیے مثالی بناتا ہے۔ اس تحقیق کے جدید نتائج سے کینسر کی تشخیص، افادیت کی تشخیص اور انفرادی علاج کے لیے زیادہ درست اور جامع معلومات فراہم کرکے طبی تشخیص اور علاج کے شعبے کو آگے بڑھانے کی امید ہے۔ جیسا کہ ٹیکنالوجی آگے بڑھ رہی ہے اور اسے بہتر بنایا جا رہا ہے، امید کی جاتی ہے کہ مستقبل میں SLAM امیجنگ کلینیکل پریکٹس میں زیادہ اہم کردار ادا کرے گی۔ اس پیشرفت سے وابستہ ڈیوائس اور بنیادی ڈیوائس کو قومی ایجاد کے پیٹنٹ کے لیے لاگو کیا گیا ہے۔
نتائج بایومیڈیکل آپٹکس ایکسپریس کے حالیہ شمارے میں شائع ہوئے، جو آپٹیکل سوسائٹی آف امریکہ کے ایک جریدے (10.1364/BOE.506915) ہیں، اور اس مقالے کے پہلے مصنف یوٹنگ زنگ ہیں، جو ایک ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہیں جن کی نگرانی محقق Guoqing Chang کرتے ہیں۔
اس کام کو چائنا کی نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن (گرانٹ نمبر 92250307، 62227822، اور 62175255) اور چائنیز اکیڈمی آف سائنسز (گرانٹ نمبر YJKYYQ20190034) کے اہم انسٹرومنٹ ڈویلپمنٹ پروگرام نے تعاون کیا۔ ووہان ٹونگجی ہسپتال کے محقق گوکینگ چانگ اور ڈاکٹر یاوبنگ چن متعلقہ مصنفین تھے، اور پی ایچ ڈی کے طلباء رنشی چن، لیہاؤ ژانگ، یانگ لیو، زن زائی ڈیاؤ اور ووہان ٹونگجی ہسپتال سے محقق شو ژانگ، یونیورسٹی کے پروفیسر یشی شی اور محقق زی وی وی۔ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز بھی اس کام کے ڈیزائن اور بحث میں شامل تھے۔
