Samstämd anti-Stokes Raman-spridningsmikroskopi erbjuder icke-invasiv etikettfri avbildning, hög känslighet, och kemisk specificitet, vilket gör det till ett attraktivt alternativ till histopatologi för diagnos. För klinisk översättning, vissa tekniska hinder måste fortfarande övervinnas med hjälp av avancerade funktioner och system.
Färgad histopatologi är för närvarande guldstandarden för sjukdomsdiagnos men förblir en subjektiv praxis på bearbetad vävnad, tar från timmar till dagar. Mer kvantitativ och snabb analys kan tillhandahållas genom nära-infrarött Raman-mikrospektroskopi, ett attraktivt alternativ som erbjuder en icke -invasiv analys av vävnaden utan yttre färgning eller märkning. Eftersom patologiska förändringar ofta föregås av mikroskopiska kemiska förändringar, den erhållna Raman hyperspektrala bilden och data från vävnaden kan eventuellt användas som en tidig fenotypisk uppsättning markörer för vävnadspatologi. Dock, den svaga Ramanspridningen av vanliga biomolekyler kräver en lång bildtagningstid på flera timmar. Sammanhängande anti-Stokes Raman-spridning (CARS) mikroskopi, en olinjär optisk variant av Raman mikrospektroskopi, håller löftet att förkorta denna tid under minuter. Än, det finns fortfarande vissa begränsningar som begränsar den kliniska översättningen av CARS -mikroskopi. Även om var och en av dem kan övervinnas med avancerade funktioner, implementeringen av en eller ett litet antal av dessa funktioner introducerar ofta fler avvägningar än fördelar.
I en översiktsartikel, Haohua Tu och Stephen A. Boppart från University of Illinois i Urbana-Champaign (USA) diskuterar de sex mest framstående tekniska hindren och sex avancerade funktioner, inklusive interferometri, som oberoende kan läggas till ett standard men högpresterande system för att övervinna dessa hinder. De beskriver också en strategi som skulle integrera flera avancerade funktioner för att övervinna dessa hinder samtidigt, effektivt minska avvägningar, och synergistiskt optimera CARS -mikroskopi för klinisk översättning. Driften av det tänkta systemet innehåller koherent Raman-mikrospektroskopi för att identifiera vibrationsbiomolekylära markörer för sjukdomar och enfrekventa (eller hyperspektrala) Raman-avbildning av dessa specifika biomarkörer för realtid in vivo diagnostik och övervakning.
Genom att erkänna CARS -spektroskopi kontra CARS -bildbehandling som den mest grundläggande avvägningen, författarna föreslår att klinisk CARS -mikroskopi bör optimeras för att utföra antingen Raman -spektroskopi med en bred spektral täckning, eller Raman -avbildning vid en eller några diskreta Raman -frekvenser, men inte båda. Det förstnämnda kan realiseras genom att integrera alla de sex avancerade funktioner som diskuteras, resulterade i en mycket känslig version av spontan Raman -mikroskopi som snabbt kunde identifiera nya Raman -biomarkörer av medicinsk betydelse från tunna ex vivo -vävnadssektioner. Den senare skulle integrera några av de avancerade funktionerna, beroende på de identifierade Raman-biomarkörerna och den tekniska frågan om fiberbaserad miniatyrisering, att utföra in vivo molekylär avbildning hos patienter.
