Nabij-infrarood emitterende luminescente materialen voor medische beeldvormingstoepassingen

Groep: LumiLab

Promotoren: Prof. Dirk Poelman

Begeleiding: Ewoud Cosaert, Jiaren Du

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens 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’ die licht emitteren in het nabije infrarood, in een golflengtegebied waarvoor weefsels grotendeels transparant zijn. Dergelijke technieken kennen een beperkte toepasbaarheid, omdat bij het belichten autofluorescentie van de weefsels zelf optreedt, hetgeen een nauwkeurige detectie bemoeilijkt.

In het thesisproject ga je luminescente materialen onderzoeken die kunnen geëxciteerd worden in het nabije infrarood en ook emitteren in het nabije infrarood (bij iets langere golflengte). Dergelijke luminescente materialen hebben een veel langere vervaltijd (orde 100 µs) vergeleken met de vervaltijd van de autofluorescentie én van de klassieke fluorescente tracers (orde ns), wat het mogelijk maakt om ‘time-gated’ de emissie op te meten gedurende de tijd dat de autofluorescentie al vervallen is, maar de luminescentie van de deeltjes nog niet (zie figuur). Deze techniek biedt een enorm potentieel als gevoelige, goedkope, en veilige techniek voor het volgen van bloedstromen, gelabelde cellen, geneesmiddelen, ... 

lumilab1

In de masterproef onderzoek je Nd (neodymium) gedoteerde oxides, die worden geëxciteerd met een diodelaser rond 808 nm. Je gaat de excitatiegolflengte precies afstemmen door het controleren van de temperatuur van deze laser, waarvoor je een temperatuurscontrole opbouwt met een microcontroller. Voor het opmeten van de emissiespectra en de vervaltijden ga je aan de slag met infrarood-gevoelige InGaAs detectoren en camera’s. Daarnaast gebruik je elektronenmicroscopie voor het onderzoeken van de deeltjeseigenschappen: grootte, vorm, samenstelling en lichtemissie op microscopische schaal.

Dit onderzoek gebeurt in nauwe samenwerking met de farmacie, waar de nanodeeltjes worden gefunctionaliseerd voor in vitro en – uiteindelijk – in vivo testen.