אפיון מערכת אופטית למדידת עומק חדירה של ננו חלקיקים ברקמה

Characterization of an optical system for determination of nanoparticles' penetration depth within tissues

תיאור הפרויקט:

אחד מהיתרונות הבולטים של ננו חלקיקים הוא יכולתם לחדור עמוק יותר לעור מחומרים אחרים. יכולת זו בעלת חשיבות גדולה מבחינה רפואית ואחת מהשלכותיה הינה היכולת להחדיר חומרים לגוף ללא הזרקה ובכך לחסוך כאבים המתלווים לטיפולים השונים. היכולת למדוד את עומק החדירה של הננו חלקיקים בתוך רקמה עדיין מהווה אתגר גדול עד היום. 
בפרויקט המוצע נאפיין מערכת אופטית למדידת עומק החדירה של ננו חלקיקים ברקמה. המערכת המוצעת בפרויקט זה הינה מערכת אופטית חדשנית המשלבת בתוכה שיטה אופטית לחילוץ מקדם הפיזור, המתבססת על אלגוריתם Gerchberg- Saxton, יחד עם מערכת ניסויית המאפשרת מדידת רקמות שונות באופן פשוט. המערכת מוצאת את מקדם הפיזור של הרקמה יחד עם הננו חלקיקים ובכך מאפשרת את גילויים בתוך הרקמה.
אפיון המערכת יתבצע על ידי חקירת התנהגות המערכת עבור פרמטרים שונים (עובי הרקמה או מדמה הרקמה, מקדם הפיזור שלה, ריכוז הננו חלקיקים, גודלם וכו'), מציאת מצבי הקיצון של המערכת ולבסוף מציאת הקשר בין מקדם הפיזור לעומק החדירה של הננו חלקיקים.
הסטודנטים יכירו את המערכת האופטית, יבצעו בה ניסויים עם מדמי רקמה (Phantoms) והחומרים השונים, ינתחו את התוצאות על ידי מטלאב ויגדירו את הקשר בין מקדם הפיזור לעומק החדירה של הננו חלקיקים.

תכולת הפרויקט:

•    בניית מערכות אופטיות המודדות את החזרת האור והעברתו על מנת לחלץ את התכונות האופטיות של מדמי הרקמה.
•    הרצת סימולציות וביצוע ניסויים עם מדמי רקמה וננו חומרים שונים.
•    בדיקת מצבי הקיצון של המערכת האופטית.
•    ניתוח התוצאות ומציאת הקשר בין מקדם הפיזור לעומק החדירה של הננו חלקיקים.

דרישות:

•    מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה.
•    ידע במטלאב.
•    יכולת עבודה במעבדה.

מקורות:

1.    R. W. Gerchberg, W. O. Saxton, "A practical algorithm for the determination of phase image and diffraction plane pictures," Optik 35, 237-246 (1972).
2.    T. Lister, P. A. Wright, and P. H. Chappell, "Optical properties of human skin," Journal of Biomedical Optics 17, 0909011-09090115 (2012).
3.    Inbar Yariv, Yaara Barnea, Eran Genzel, Hamootal Duadi and Dror Fixler, Detecting concentrations of milk components by an iterative optical technique, accepted for publication at J. Biophotonics (2015).
4. Inbar Yariv, Gilad Rahamim, Elad Shliselberg, Hamootal Duadi, Anat Lipovsky, Rachel Lubart and Dror Fixler, Detecting nanoparticles in tissue using an optical iterative technique, Biomedical Optics Express, 5(11), 3871-3881 (2014).

דוא"ל: inbarbossi@gmail.com