Prostorově rozlišená analýza měkkých tkání metodou spektroskopie laserem buzeného plazmatu

Spatially resolved analysis of soft tissues by laser-induced breakdown spectroscopy

abstract

Czech

Spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) je mikro destruktivní metoda s rozsáhlými možnostmi prvkové analýzy. Jedná se o typ optické emisní spektroskopie využívající vysokofrekvenční pulzní laser (obvykle Nd-YAG). Laserový puls je zaostřen do úzkého bodu, čímž se vyvolá vysoce intenzivní ozáření materiálu a jeho ablace. Při interakci vzorku s laserovým paprskem vzniká plazmatický útvar. Tento útvar emituje elektromagnetické záření, které charakterizuje vlastnosti daného materiálu. Parametry laserového pulzu hrají zásadní roli v interakci laseru s hmotou. Optimalizace analytické metodiky je nezbytným a zásadním krokem, zejména v případě vysoce výkonného prvkového zobrazování biologických tkání, například měkkých tkání. Oproti klasickým metodám, které se zaměřují na mapování povrchu vzorku, metoda LIBS umožňuje extrémně rychlé zobrazovací experimenty s frekvencemi v řádech kHz a prostorovým rozlišením až několik mikrometrů. V této studii jsme navázali na naši nedávnou práci [1], kde jsme se zabývali náročnou analýzou měkkých tkání, konkrétně myších ledvin, metodou LIBS. Článek uvádí optimalizaci experimentálního uspořádání s cílem dosáhnout co nejlepšího výkonu při kompromisu mezi citlivostí a laterálním rozlišením. Stávající výsledky z analýzy klasických myších ledvin rozšiřujeme o výsledky polycystické ledviny za použití více vlnových délek u pulzního laseru.

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is a micro-destructive method with extensive elemental analysis capabilities. It is a type of optical emission spectroscopy using a high-frequency pulsed laser (usually Nd-YAG). The laser parameters play a crucial role in the interaction of the laser with the material. Optimizing the analytical methodology is necessary, especially in elemental imaging of biological tissues such as soft tissues. In contrast to classical methods that focus on mapping the sample's surface, the LIBS method allows high-speed imaging experiments with frequencies in the kHz range and spatial resolution down to several micrometers. This study is build on our recent work [1], where we addressed the challenging analysis of soft tissues, specifically mouse kidneys, using LIBS. This paper presents an optimization of the experimental setup to achieve the best performance with a trade-off between sensitivity and lateral resolution. We extend the current results from the analysis of conventional mouse kidneys to polycystic kidneys using multiple wavelengths in a pulsed laser.

LIBS, měkké tkáně, polycystické ledviny

LIBS, soft tissues, polycystic murine kidneys

KOPŘIVOVÁ, H.; POŘÍZKA, P.; MODLITBOVÁ, P.; PROCHAZKA, D.; VRLÍKOVÁ, L.; BUCHTOVÁ, M.; KAISER, J.

21. 10. 2021

978-80-87441-28-2