FUJIFILM Corporation har utvecklat ytförbättrad Raman-spektroskopi (SERS) bildteknik som kan analysera stora områden av omärkta/ofärgade vävnadsmetaboliter med hög precision med hjälp av SERS som förbättrar Ramans spridningsljus när målämnet bestrålas med ljus, upptäcka ämnen med hög känslighet.

I gemensam forskning utförd av Fujifilms Frontier Core-Technology Laboratories, Forsknings- och utvecklingsledningshuvudkontor och Keio University (besökande professor Makoto Suematsu, President för Japan Agency for Medical Research and Development som en huvudroll, Yasuaki Kabe, heltidsadjunkt vid institutionen för medicinsk kemi, Medicinsk skola, och andra), denna teknik lyckades med världens första automatiserade visualisering av fördelningen av cancervävnader i en sektion av musvävnader från metabolitinformation från SERS-avbildning. Dessa är innovativa resultat som kommer att leda till automatiserad patologisk diagnos av cancer, såsom resistens mot anti-cancermedel och bestämning av graden av malignitet, förutom att möjliggöra mer exakt diskriminering av utvecklingen av cancer. Resultaten av denna forskning kommer att publiceras i onlineutgåvan av den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation den 19 april, 2018.

För att analysera cancervävnader och lesioner, metoder som märkning med antikroppar och avbildning av cellmorfologi genom färgning används ofta när det gäller metoder. Analysera de små morfologiska avvikelserna hos en cell med hög precision, dock, kräver stor skicklighet. I detta sammanhang, avbildning med SERS (SERS-avbildning) uppmärksammar sin förmåga att analysera vävnader genom att identifiera substanser som metaboliter som är unika för lesionen snarare än att utföra en morfologisk analys med märkning och färgning.

SERS-avbildning är en analysmetod som använder ett fenomen som kallas Raman-spridning, där ljus med våglängd unik för molekylstrukturen sprids när målämnet på ett substrat bestrålas med ljus. Dessutom, genom att placera metallmikropartiklar som guld i nanostorlek på substratet, Raman-spridningen från målämnet kan förstärkas, möjliggör detektering av ämnen med hög känslighet. Dock, det var svårt att placera metallmikropartiklar jämnt över ett stort område av substratet och att bara extrahera den nödvändiga informationen från den förbättrade Raman-spridningen för att skapa en bild.

Vid dess Frontier Core-Technology Laboratories, Fujifilm använde sin kornbildningsteknologi och sin nanofotonikteknologi som odlats genom fotografisk filmverksamhet för att utveckla SERS-avbildningsteknologi som kan analysera stora områden av omärkta/ofärgade vävnadsmetaboliter med hög precision.

Egenskaper hos SERS-bildteknik utvecklad av Fujifilm

Kan detektera målämnet i ett stort område med en känslighet som är betydligt högre än den konventionella Raman-avbildningen genom en design som använder kornbildningsteknologin och nanofotonikteknologin, fördela hästbönformade guldnanopartiklar jämnt över substratet.

Kan avbilda målsubstansen, såsom lesionen, exakt genom att extrahera endast den nödvändiga informationen med en proprietär avbildningsalgoritm.

Ljus kan bestrålas från substratsidan genom att använda transparent glas och böhmit som substrat. Eftersom ljus kan bestrålas och Raman-spridningen kan detekteras utan att hindras av målämnet, mycket exakt analys är möjlig.

Ytterligare, i den gemensamma forskningen som genomförts med Keio University School of Medicine, Institutionen för kemi, fördelningen av cancervävnader i modellmusvävnadssektionerna och Ramanspridningen av respektive metaboliter som detekterats med SERS -bildteknik jämfördes, och metaboliter med den unika fördelningen för cancer identifierades. Dessutom, studien lyckades med världens första automatiserade visualisering av distributionen av omärkta/ofärgade cancervävnader genom SERS-avbildning med proprietär bildbehandling. Genom att utveckla denna teknik, det finns möjlighet att det kan leda till en mer exakt diskriminering av utvecklingen av cancer från metabolitinformation, snarare än diagnoser baserade på små morfologiska avvikelser. Dessutom, det förväntas leda till förverkligandet av kvalitativa diagnoser av cancer såsom att fastställa om det finns resistens mot anti-cancermedel genom pågående tester och bestämma graden av malignitet hos en cancer.

Fujifilm kommer att tillämpa SERS-avbildningsteknik på bioavbildningsområdet i stor utsträckning utöver området för cancerdiagnostik, bidra till att förbättra den medicinska kvaliteten.