圖3、展示iCarP照明對大鼠心臟的不同模式。a、b iCarP支持照明的顏色變化，同一設備發(fā)出的光為（i）405 nm，（ii）520 nm，（iii）660 nm。c、d脈沖照明1 Hz，（i）、（ii）、（iii）顯示開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)閉。e、f iCarP隨著(zhù)時(shí)間的推移逐漸增加照明強度。白色箭頭表示光纖。

圖4、不同光纖/貼片光子器件的照明范圍和深度以及腫瘤光熱消融效果的比較。a iCarP光學(xué)路徑的橫截面示意圖。b–d被光子器件照明的離體豬心的全景圖（i）和放大圖像（ii）：平面光纖（FEOF）在PMCL中（b），TOF在PMCL中（c），以及iCarP（d），插圖：光纖端結構和相應的光散射圖示，（i）比例尺=2.5厘米；（ii）比例尺=1厘米。白色箭頭表示光纖。頂視圖（iii）和正視圖（iv）的1.5厘米厚心臟組織，被相應的光子器件照亮（器件完全被心臟組織覆蓋；它們的位置用白色圓圈標出），比例尺=1厘米。e iCarP照明對離體豬心的影響，比例尺=1厘米。白色箭頭表示光纖，黑色箭頭表示空氣間隙的位置。（i）iCarP以較低功率照明的豬心，與（d）中的情況相比，顯示了散射光的分布。（ii）iCarP照明扭曲的豬心。（iii）iCarP和豬心肌的橫截面，與（a）中的配置相同。f、g臨床上使用的啞光平端光纖（f）和側發(fā)光光纖（g）的照明范圍和深度。離體豬心的全景圖（i）、放大圖像（ii）和橫截面（iii）。比例尺=1厘米。h動(dòng)物研究的時(shí)間線(xiàn)。i金納米棒的光吸收譜，插圖：>100金納米棒的代表性透射電鏡圖像。比例尺=50微米。j iCarP（i）和FEOF（ii）照明的小鼠的紅外熱成像。k iCarP（i）和FEOF（ii）照明的小鼠的溫度。l、m iCarP（l）和FEOF（m）照明的治療效果（代表性的n=3個(gè)生物獨立樣本）。（i）照明腫瘤的代表性TUNEL染色圖像，比例尺=200微米。（ii）TUNEL染色圖像，比例尺=20微米。（iii）照明腫瘤的代表性H＆E染色圖像，比例尺=200微米。（iv）放大的H＆E染色圖像，比例尺=20微米。（v）基于H＆E染色的壞死的定量分析。

圖5、iCarP與微創(chuàng )植入兼容。a iCarP在經(jīng)過(guò)切口器的穿透：（i）折疊的iCarP（直徑2.5厘米）插入切口器（直徑1.2厘米），（ii）iCarP通過(guò)切口器的出口，（iii）iCarP通過(guò)切口器穿過(guò)并展開(kāi)，（iv）展開(kāi)的iCarP粘附在豬心表面。b在犬模型中進(jìn)行微創(chuàng )植入iCarP的示意圖。T1：用于抓取鑷子的切口器；T2：用于彎曲剪刀的切口器；T3：用于內窺鏡的切口器。c在犬模型中進(jìn)行微創(chuàng )植入iCarP的胸腔鏡下植入。d iCarP植入的步驟示意圖：（i）開(kāi)放心包；（ii）插入iCarP；（iii）打開(kāi)照明；（iv）粘附iCarP。

結論與展望

在光譜、面積、深度和強度方面具有高度可控性和適應性的內臟和組織的診斷和治療照明仍然是一個(gè)重大挑戰。研究人員提出了一種稱(chēng)為iCarP的柔性、可生物降解的光子器件，該器件在折射聚酯貼片和嵌入的可移除錐形光纖之間具有微米級的氣隙。ICarP結合了錐形光纖的光衍射、氣隙中的雙重折射和貼片內部的反射等優(yōu)點(diǎn)，獲得了燈泡狀照明，將光引導向目標組織。

研究表明iCarP在不刺穿目標組織的情況下實(shí)現了大面積、高強度、寬光譜、連續或脈動(dòng)、深度穿透照明，并證明它支持不同光敏劑的光療。研究發(fā)現光子設備與基于胸腔鏡的微創(chuàng )植入到跳動(dòng)的心臟上是兼容的。這些初步結果表明，iCarP可能是一種安全、精確和廣泛應用的設備，適用于內臟和組織照明以及相關(guān)的診斷和治療。本研究不僅在技術(shù)上取得了創(chuàng )新，還為未來(lái)體內光療的臨床應用提供了新的可能性。iCarP的設計和應用展示了其在提高光療效果、減少組織損傷和提高患者安全性方面的潛力。

隨著(zhù)進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)，這種光子貼片可能會(huì )在心血管疾病、腫瘤治療以及其他需要光療干預的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。Unisense微電極在本研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過(guò)監測藻類(lèi)的光合作用產(chǎn)生的氧氣，驗證了iCarP光子貼片的光照效果和生物醫學(xué)應用潛力。氧氣微電極通過(guò)監測光照過(guò)程中藻類(lèi)懸浮液中溶解氧濃度的變化，幫助研究人員評估iCarP產(chǎn)生的光照是否能夠有效促進(jìn)藻類(lèi)的光合作用。這對于評估iCarP在生物醫學(xué)中的應用前景非常重要，因為它需要確保光照能夠有效地激活生物過(guò)程。這表明iCarP能夠有效地將光能量傳遞到目標區域，并且光照強度和分布足以支持光合作用的進(jìn)行。這些數據支持了iCarP作為一種光子設備在生物醫學(xué)應用中的有效性，特別是在需要光合作用來(lái)產(chǎn)生氧氣的治療場(chǎng)景中，例如心肌梗死治療。