L'une des voies de recherche les plus vitales en génétique est la relation entre les gènes et la croissance embryonnaire. Non invasif, L'imagerie 3-D du corps entier des embryons est très importante pour établir ces relations afin de déterminer l'impact de gènes spécifiques sur le développement. Les souris sont un modèle de recherche répandu en génétique, mais la capture d'images 3D du développement fœtal de souris nécessite une résolution et un débit plus élevés que ce que peut fournir la micro tomodensitométrie (micro-CT) conventionnelle.

L'avènement du micro-CT a été comme l'acquisition soudaine d'une superpuissance, permettant aux chercheurs d'imager l'intérieur d'objets et d'organismes de manière non invasive pour la première fois. Les informations recueillies par les systèmes de micro-CT sont compilées en informations tranche par tranche, donnant un aperçu de toute section transversale d'un échantillon.

Essentiellement, la technologie est une technique de transmission de rayons X avancée. Un générateur émet des rayons X qui traversent un échantillon et frappent un détecteur du côté opposé. L'échantillon est tourné et imagé d'une fraction de degré à plusieurs reprises sur 180 ou 360 degrés, résultant en une radiographie 3D complète. Les chercheurs cherchent constamment à réduire les temps d'acquisition tout en augmentant la résolution afin d'acquérir des images de processus in vivo que la technologie actuelle est trop lente à capturer.

Une collaboration internationale d'ingénieurs et de chercheurs rapporte maintenant le développement d'un système de micro-CT à l'échelle du laboratoire utilisant une source de lumière à rayons X compacte à base de plasma laser, qu'ils ont utilisé pour scanner un embryon de souris, une cible centimétrique, à haute résolution. Ils ont rendu compte de leurs résultats dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

L'accélération plasma est une technique permettant d'accélérer des particules chargées à l'aide de structures plasma à gradient élevé. Dans ce cas, le rayonnement a été généré par le mouvement bêtatron des électrons à l'intérieur d'un dilué, plasma transitoire, qui a surmonté les limitations des sources de rayonnement micro-CT précédentes utilisant des anodes solides ou liquides conventionnelles. "Nous montrons qu'avec la source laser-betatron, nous obtenons des images d'embryons de qualité équivalente à celle du scanner de paillasse mais avec une seule impulsion laser plutôt que l'exposition de plusieurs secondes requise avec le tube à rayons X, " écrivent les auteurs.

Ils rapportent que leur appareil a une énergie photonique plus élevée que celle utilisée pour démontrer la tomographie en contraste de phase d'échantillons d'insectes. Ils ont augmenté la profondeur de pénétration des rayons X et amélioré le rapport signal sur bruit, résultant en des images de meilleure qualité que celles produites par les scanners microfocus commerciaux.

Produire une telle haute résolution, les détails de niveau submicrométrique ont été un objectif majeur dans le développement de micro-CT, mais les chercheurs soulignent qu'ils devront continuer à affiner leur technologie avant qu'elle ne soit prête pour la production commerciale. Un inconvénient est une efficacité de conversion des rayons X en optique inférieure, résultant en la nécessité d'expositions multiples et de temps de numérisation plus longs. En raison du faible taux de répétition du laser, leur analyse de l'embryon de souris a pris plusieurs heures. « Cela peut être résolu en mettant à niveau le système laser entraînant l'accélérateur, " écrivent-ils. Mais ils pensent que leur technique aboutira à des sources de rayons X compactes pour une imagerie rapide d'échantillons biologiques mous avec une résolution sans précédent.

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