Nabij-infrarood emitterende persistent luminescente materialen voor medische beeldvormingstoepassingen

Groep: Lumilab

Promotoren: Prof. Dirk Poelman

Begeleiding: Olivier De Clercq

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contact-gegevens opvragen door op de naam te klikken)

Projectbeschrijving

Veel van de huidige beeldvormingstechnieken in de medische wereld (CT, PET, SPECT) maken gebruik van ioniserende straling die potentieel gevaarlijk is voor de patiënt. Daarom zijn een aantal optische beeldvormingstechnieken ontwikkeld, die gebruik maken van fluorescente "tracers" en onschadelijk zijn. Dergelijke technieken kennen een beperkte toepasbaarheid, omdat bij het belichten autofluorescentie van de weefsels zelf optreedt, hetgeen een nauwkeurige detectie van de tracers sterk bemoeilijkt. Persistent luminescente materialen (of glow-in-the-dark fosforen) zijn reeds lang gekend, doch hebben slechts sedert de ontdekking van het bijzonder efficiënte materiaal SrAl2O4:Eu,Dy een voldoende helderheid en voldoende lange vervaltijd van het licht om ze op grote schaal te gebruiken voor veiligheidtoepassingen, speeltjes ... Deze fosfor, en de meeste verwante materialen, zenden groen licht uit, wat perfect aangepast is voor het menselijk oog, maar niet toelaat om bvb. noodsituaties in het rood weer te geven. Dergelijk licht met een lange golflengte is ook vereist als we de glow-in-the-dark fosforen willen gebruiken voor medische beeldvorming: Als we materialen kunnen ontwikkelen met een lange emissiegolflengte, dan kunnen we ze optisch exciteren, en daarna injecteren in de patiënt. De patiënt geeft dan van binnenuit licht, dat met een gevoelige camera buiten het lichaam kan worden gedetecteerd. Biologische weefsels zijn immers (min of meer) transparant voor diep-rood en nabij infrarood licht. Deze toepassing biedt een enorm potentieel als gevoelige, goedkope, en veilige techniek voor het volgen van bloedstromen, gelabelde cellen, geneesmiddelen, ...

In de masterproef is het de bedoeling om op een gerichte manier - uitgaande van enkele recente publicaties over infrarood-emitterende persistente fosforen - materialen te synthetiseren en te optimaliseren. Deze materialen worden via vastestofsynthese in een gecontroleerde atmosfeer gemaakt; alle mogelijke technieken om de fosforen zowel structureel (mbv x-stralen diffractie, elektronenmicroscopie) als optisch te karakteriseren (fotoluminescentie excitatie-, emissiespectra en vervaltijdmetingen, cathodoluminescentie op nanoschaal) staan ter beschikking. Voor het onderzoeken van de lokale omringing van de doteringselementen in het materiaal (Mn, Eu, Cr, ...) bestaat de mogelijkheid om tijdens het thesiswerk te participeren aan x-stralenabsorptiemetingen aan het ESRF-synchrotron in Grenoble. Er zal worden getracht om luminescente nanodeeltjes te bekomen met een emissie in het bewuste "venster" waarin weefsels transparant zijn; in het ideale geval kunnen deze deeltjes ook worden geëxciteerd in dit optische venster, en kunnen ze potentieel van buiten het lichaam van de patiënt heropgeladen worden.

thesisLL5b.png