Bagaimana menyelisik sel kanker ngumpet di tubuh aga tampak jelas meski awalnya tak terlihat dengan kasat mata? Inilah kehebatan penggunaan pencitraan dengan teknologi kuantum foton atau photons.
Benda aneh semacam sel kanker ngumpet di tubuh penderita dapat dijerat atau dijebak dengan menggunakan teknologi kuantum foton atau photons.
Menyelisik Sel Kanker Ngumpet di Tubuh
Foton ini dapat meningkatkan teknik pencitraan dan pengukuran semacam benda aneh yang tidak punya izin tinggal di tubuh seorang manusia.
Berkat penemuan para peneliti di Institut Fraunhofer untuk Optik Terapan dan Teknik Presisi IOF di Jena, Jerman, tabir sel kanker semakin mudah diungkap dan diobati.
Tim peneliti sukses mengembangkan solusi pencitraan kuantum sehingga mampu memfasilitasi wawasan yang sangat rinci ke dalam sampel jaringan dengan menggunakan rentang spektral ekstrem dan lebih sedikit cahaya.
Para ahli mampu membuat semacam pengaturan pencitraan kuantum untuk pemeriksaan mikroskopis sel kanker. Mereka menemukan teknik analisis optik seperti mikroskop dan spektroskopi sangat efisien dalam rentang panjang gelombang yang terlihat.
Gelombang itu dengan cepat mencapai batas mereka dalam rentang inframerah atau terahertz. Dan inilah informasi berharga yang diungkap dari persembunyian.
Sebagai contoh, zat-zat bio seperti protein, lipid, dan komponen biokimia lainnya dapat dibedakan berdasarkan getaran molekuler karakteristik mereka.
Getaran ini dirangsang oleh cahaya pada pertengahan inframerah hingga terahertz dan sangat sulit dideteksi dengan teknik pengukuran konvensional.
“Jika gerakan ini dapat ditangkap atau diinduksi, akan mungkin untuk melihat dengan tepat bagaimana protein tertentu, lipid, dan zat lain didistribusikan dalam sampel sel. Sebagai contoh, beberapa jenis sel kanker memiliki konsentrasi atau ekspresi protein tertentu,” ungkap Dr. Markus Gräfe peneliti kuantum dari Fraunhofer IOF.
Ini berarti, lanjut Dr. Markus Gräfe bahwa penyakit kanker dapat dideteksi dan diobati dengan lebih efisien. Pengetahuan yang lebih tepat tentang distribusi bio-zat juga dapat membawa kemajuan besar dalam penelitian obat.
Bagaimana informasi dari rentang panjang gelombang ekstrem ini dapat terlihat? Efek mekanis kuantum keterikatan foton membantu para peneliti sehingga memungkinkan mereka untuk memanfaatkan cahaya kembar dengan panjang gelombang yang berbeda.
Dalam pengaturan interferometrik, sinar laser dikirim melalui kristal nonlinier di mana ia menghasilkan dua sinar cahaya terjerat atau tertangkap.
Kedua balok ini dapat memiliki panjang gelombang yang sangat berbeda tergantung pada sifat kristal, tetapi mereka masih terhubung satu sama lain karena keterikatan mereka.
“Jadi sekarang, sementara satu sinar foton dalam rentang inframerah yang tak terlihat dikirim ke objek untuk penerangan dan interaksi, sinar kembarnya dalam spektrum yang terlihat ditangkap oleh kamera,” ungkap Dr. Markus Gräfe.
Dr. Markus Gräfe menambahkan, bahwa partikel cahaya yang tertangkap membawa informasi yang sama, sebuah gambar dihasilkan meskipun cahaya yang mencapai kamera tidak pernah berinteraksi dengan objek yang sebenarnya.
Kembar yang terlihat pada dasarnya memberikan wawasan tentang apa yang terjadi dengan kembar yang tidak terlihat.
Prinsip yang sama juga dapat digunakan dalam rentang spektral ultraviolet: sinar UV (ultraviolet) mudah merusak sel, sehingga sampel yang hidup sangat sensitif terhadap cahaya itu.
Secara signifikan hal itu membatasi waktu yang tersedia untuk menyelidiki, misalnya, proses sel kanker yang berlangsung beberapa jam atau lebih.
Jika lebih sedikit cahaya dan dosis radiasi yang lebih kecil menembus sel-sel jaringan selama pencitraan kuantum, mereka dapat diamati dan dianalisis pada resolusi tinggi untuk periode yang lebih lama tanpa merusaknya.
Mungkikah dilakukan perakitan kecil dan struktur kecil?
“Kami dapat menunjukkan bahwa seluruh proses yang kompleks dapat dilakukan dengan cara yang kuat, kompak dan portabel,” tandas Dr. Markus Gräfe.
Para peneliti saat ini bekerja untuk membuat sistem ini menjadi lebih ringkas, menyusutkannya ke ukuran kotak sepatu, dan untuk lebih meningkatkan resolusinya.
Langkah selanjutnya yang ingin mereka capai adalah, misalnya, mikroskop pemindaian kuantum.
Alih-alih gambar yang ditangkap dengan kamera bidang lebar, itu akan dipindai, mirip dengan mikroskop pemindai laser.
Para peneliti berharap ini menghasilkan resolusi yang bahkan lebih tinggi dari kurang dari satu mikrometer (1 μm), memungkinkan pemeriksaan struktur dalam sel-sel individual secara lebih rinci. Rata-rata, satu sel berukuran sekitar sepuluh mikrometer.
Dalam jangka panjang, tim peneliti ingin melihat pencitraan kuantum terintegrasi ke dalam sistem mikroskop yang ada sebagai teknologi dasar, sehingga menurunkan hambatan bagi pengguna industri.
Uji coba adalah salah satu hasil dari proyek besar Fraunhofer QUILT dengan terkumpulnya beragam keahlian kuantum optik.
Beberapa lembaga yang terliat antara lain, Institut Fraunhofer (Optik Terapan), Teknik Presisi IOF (Teknik Pengukuran), bidang Fisika IPM dan Sirkuit Mikroelektrik, Matematika Industri, Teknologi Sistem dan Laser.
Sekadar catatan kaki, foton atau photons merupakan sejenis partikel elementer atau kuantum medan elektromagnetik termasuk radiasi elektromagnetik seperti gelombang cahaya dan radio, dan pembawa gaya untuk gaya elektromagnetik.
Foton tidak memiliki massa, dan selalu bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara, 299792458 m/s, demikian Wikipedia menyebutkan.
Sementara teknologi kuantum merupakan bidang fisika dan teknik yang mengandalkan prinsip-prinsip fisika kuantum. Dengan kuantum, para ahli dapat membuat aplikasi praktis misalnya komputasi kuantum, dan sensor kuantum.
Juga aplikasi kriptografi kuantum, simulasi kuantum, metrologi kuantum, dan pencitraan kuantum yang dibuat berdasarkan sifat-sifat mekanika kuantum, terutama keterikatan kuantum, superposisi kuantum, dan tunneling kuantum.
