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Salichs San José, J.*

Analysis of optoacoustic efficiency and study of heterogeneous solid tumors with mesoscopic multispectral optoacoustic tomography.

Analyse der optoakustischen Effizienz und Charakterisierung von heterogenen soliden Tumoren mittels mesoskopischer multispektraler optoakustischer Tomographie.

München, Technische Universität, Fakultät für Medizin, Diss., 2014, 138 S.
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In recent years, multispectral optoacoustic tomography (MSOT) has emerged as a powerful pre-clinical imaging modality and offers promising prospects in clinical practice, particularly to monitor cancer development. MSOT uniquely combines high optical contrast provided by optical imaging and high resolution at deep locations delivered by acoustic imaging. Thereby, MSOT permits the non-invasive acquisition of anatomical and functional information in a single experimental data set. Important considerations to further the capabilities of MSOT are the development of probes to enhance detection sensitivity of molecular targets and the design of new hardware to improve the spatial resolution. Efficient probes are those capable of providing strong optoacoustic signals with a relative low injected dose and therefore reducing toxicity and side effects. First, optoacoustic efficiency is studied using common probes for small-animal optical imaging. Moreover, we developed an optoacoustic spectrometer for the analysis of the optoacoustic spectra of contrast agents at different concentrations in solution. Since measuring microenvironment gradients in solid tumors is important for pre-clinical and clinical research as well as development of theranostic methods, we next sought to study probes identified as efficient in tumor-bearing animals with optoacoustics. A novel mesoscopic MSOT system with enhanced resolution was then developed to examine microenvironment gradients. This mesoscopic system provides cross-sectional optoacoustic images with in-plane resolution of 50 µm and vertical resolution of 300 μm at tissue depths of about 15 mm. The system delivers superior three-dimensional images of nanoparticle distribution, heterogeneous vascular profiles and functional gradients within and around solid tumors in animal models.
In den letzten Jahren hat sich die multispektrale optoakustische Tomographie (MSOT) zu einem leistungsfähigen präklinischen Bildgebungsverfahren entwickelt und bietet zudem vielversprechende Möglichkeiten in der klinischen Praxis, wie zum Beispiel das Beobachten der Entstehung von Krebs. MSOT verbindet auf einzigartige Weise den kräftigen Kontrast optischer Bildgebung mit der hohen Auflösung der Ultraschallbildgebung tief im Gewebe. Dadurch ermöglicht MSOT die Differenzierung anatomischer und funktioneller Informationen aus einem einzigen experimentellen Datensatz sowohl nicht-invasiv als auch in vivo. Wichtig für den Fortschritt der MSOT-Technologie sind die Entwicklung molekularer Sonden zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit und das Design neuer Hardware zur Verbesserung der räumlichen Auflösung. Wichtige Eigenschaften effizienter molekularer Sonden sind starke optoakustische Signale bei relativ niedrigen injizierten Dosen und damit einhergehend eine geringe Toxizität und wenige Nebenwirkungen. In dieser Arbeit wird die optoakustische Effizienz gängiger Kontrastmittel der optischen Kleintierbildgebung untersucht. Dazu wurde ein optoakustisches Spektrometer zur spektralen Analyse optoakustischer Kontrastmittel verschiedener Konzentrationen in wässriger Lösung entwickelt. Da die Kenntnis von Gradienten in der Mikroumgebung von soliden Tumoren wichtig für die präklinische und klinische Forschung sowie die Entwicklung von theranostischen Methoden ist, wurden die als effizient identifizierten molekularen Sonden zudem in tumortragenden Mausmodellen untersucht. Dazu wurde ein mesoskopisches MSOT System mit verbesserter Auflösung zur in-vivo Untersuchung von Tumormikroumgebungen entwickelt. Das System erlaubt mesoskopische optoakustische Querschnittsbildgebung mit einer Auflösung von 50 µm in der Bildgebungsebene und eine vertikale Auflösung von 300 µm bei Gewebetiefen von etwa 15 mm. Das System liefert dreidimensionale Bilder der Verteilung von Nanopartikeln, heterogene Gefäßprofile und funktionelle Gradienten in und um festen Tumoren in Tiermodellen in vivo.138 S.
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Publikationstyp Sonstiges: Hochschulschrift
Typ der Hochschulschrift Dissertationsschrift
Quellenangaben Band: , Heft: , Seiten: 138 S. Artikelnummer: , Supplement: ,
Verlag Universitätsbibliothek der TU München
Hochschule Technische Universität
Hochschulort München
Fakultät Fakultät für Medizin