Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

Rendere la radiografia molecolare semplice come la radiografia toracica

Attualmente, l'imaging delle strutture molecolari a livello atomico richiede l'uso di sincrotroni limitati ed estremamente costosi o strutture di accelerazione lineare. Gli scienziati hanno avanzato l'ipotesi di utilizzare laser per la realizzazione di dispositivi da tavolo per soddisfare questa esigenza.
Rendere la radiografia molecolare semplice come la radiografia toracica
L'uso di laser fornisce un'interessante opportunità per produrre un sistema di microscopia a raggi X da tavolo compatto per la riproduzione di immagini di sistemi viventi. La luce laser è monocromatica il che significa che è caratterizzata da un unico colore, un'unica frequenza e un'unica lunghezza d'onda. I progressi tecnologici hanno ampliato significativamente la gamma di possibili lunghezze d'onda dallo spettro visibile alle gamme ultraviolette (UV) e del medio infrarosso (IR). L'estensione di tale gamma nell'ambito dei raggi X è consentito mediante la generazione di armoniche di ordine elevato (HHG). L'HHG è in grado di convertire la frequenza del laser in suoi multipli per generare un ampio spettro di luce che include frequenze UV e a raggi X.

Sebbene l'HHG sia stata scoperta intorno agli anni Ottanta, la produzione di una radiazione intensa e mirata al di sopra di energie fotoniche di 100 elettronvolt (eV) risulta ancora difficile. Per rendere possibile l'imaging biologico dettagliato, gli scienziati hanno dovuto superare questa problematica tecnica. Si sono concentrati sull'uso di una water window (finestra di trasmissione dell'acqua) in quanto i raggi X soft sono trasparenti nell'acqua, mentre elementi come il carbonio (abbondante nei campioni biologici) la assorbono.

Il progetto BAXHHG, finanziato dall'UE, ha contribuito significativamente allo sviluppo della tecnologia laser con laser ultraveloci per produrre sistemi a raggi X da tavolo che consentono l'imaging di sistemi biologici. Sebbene il progetto sia ancora in corso, gli scienziati sono riusciti a generare energie fotoniche fino a 200 eV con luce mid-IR (di 2 micron di lunghezza d'onda) mediante neon e argon. Gli scienziati hanno inoltre sviluppato importanti modelli informatici per simulare l'HHG, un processo intrinsecamente inefficiente. Hanno infine sviluppato e testato un impianto per contenere le alte pressioni in una camera a depressione per ottimizzare l'HHG.

Gli scienziati che hanno partecipato al progetto BAXHHG hanno compiuto importanti progressi nell'aprire la strada a una nuova tecnologia a raggi X da tavolo per fornire informazioni strutturali dettagliate sui campioni biologici. La generazione di fotoni ad alta energia in fasci estremamente intensi e mirati nella water window consentiranno una visualizzazione rapida ed economica di particolari dettagli strutturali. Questo potrebbe svolgere un ruolo importante nello sviluppo economico di farmaci e altre terapie mirate.

Informazioni correlate