Forskare har införlivat en svepande belysningskälla i ett öppet ljusarkmikroskop för att möjliggöra förbättrad optisk sektionering över ett större synområde. Framsteg gör tekniken mer praktisk för oförstörande 3D-patologi.
3D-patologi utforskas som ett alternativ till traditionell objektglasbaserad histologi eftersom den kan ge detaljerade 3D-insikter om patologiska strukturer och cellulära interaktioner utan att förändra vävnaden. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att analysera komplexa 3D-vävnadsstrukturer och att avbilda tjocka vävnader, vilket inte är möjligt med objektglasbaserade metoder.
Forskarna använde sitt förbättrade öppna ljusarkmikroskop för att fånga bilder av tätt märkta kliniska prover, vilket visade dess potential för oförstörande 3D-patologi. Kevin W. Bishop från University of Washington kommer att beskriva arbetet vid Optica Biophotonics Congress som hålls i Fort Lauderdale, Florida, 7–10 april 2024. Biskopens presentation är planerad till tisdagen den 9 april kl. 13:45–14:00 EDT .
För vissa sjukdomar, som prostatacancer, kan det vara svårt att avgöra vilka patienter som behöver aggressiv behandling och vilka patienter som inte gör det. 3D-information kan i slutändan hjälpa kliniker att bättre avgöra det bästa behandlingsförloppet för varje patient.
Öppen ljusarkmikroskopi används för att snabbt ta 3D-bilder av fluorescerande märkta vävnader som har behandlats på ett sätt som gör dem genomskinliga eller genomskinliga. Den typiska installationen använder ett fast tunt ljusark för att belysa och avbilda provet underifrån, ungefär som en flatbäddsdokumentskanner. Detta möjliggör högupplöst avbildning av stora områden med mycket snabbare hastigheter än vad som är möjligt med andra 3D-avbildningsmetoder (t.ex. konfokalmikroskopi).
Även om många typer av etiketter kan användas med denna mikroskopiteknik, använder 3D-patologiprover vanligtvis färgämnen som efterliknar hematoxylin- och eosin- (H&E)-färgningen som används i traditionella histologiska objektglas. Eftersom denna typ av färgning är mycket tätare än mycket målinriktade fläckar, blir mikroskopets optiska snittförmåga – dess förmåga att visualisera en tunn skiva i ett 3D-prov – nyckeln till att uppnå bra bildkvalitet.
Även om bättre sektionering är möjlig genom att använda en numerisk bländare med högre belysning, skapar detta ett kortare fokusdjup som minskar systemets användbara synfält. För att övervinna denna utmaning utvecklade forskarna ett nytt ljusarkmikroskop med öppen topp som innehåller en axiellt svept belysningsarm.
Jämfört med deras tidigare mikroskopdesign med en fast ljusskiva, fyrdubblade det nya systemet synfältet och fördubblade den optiska sektioneringsförmågan utan att kompromissa med volymetrisk bildhastighet. Forskarna visade dess användbarhet genom att avbilda en tätt märkt rensad musnjure. De skaffade också andra datauppsättningar från kliniska vävnader för att ytterligare visa att det optimerade systemet kan leverera den bildkvalitet och synfält som krävs för 3D-patologistudier.
"Vi planerar att använda den här plattformen för att genomföra storskaliga kliniska studier som kommer att hjälpa oss att förstå var 3D-patologi kan ha störst klinisk påverkan", säger Bishop.
Tillhandahålls av Optica
