Forskere tilføjer fejet belysning til åbent lysarkmikroskop

Forskere har inkorporeret en fejet belysningskilde i et åbent lysarkmikroskop for at muliggøre forbedret optisk sektionering over et større synsfelt. Fremskridtet gør teknikken mere praktisk til ikke-destruktiv 3D-patologi.

3D-patologi udforskes som et alternativ til traditionel dias-baseret histologi, fordi den kan give detaljeret 3D-indsigt i patologiske strukturer og cellulære interaktioner uden at ændre vævet. Denne tilgang gør det muligt at analysere komplekse 3D-vævsstrukturer og afbilde tykt væv, hvilket ikke er muligt med dias-baserede metoder.

Forskerne brugte deres forbedrede åben-top lysarkmikroskop til at optage billeder af tæt mærkede kliniske prøver, der viser dets potentiale for ikke-destruktiv 3D-patologi. Kevin W. Bishop fra University of Washington vil detaljere arbejdet på Optica Biophotonics Congress, der afholdes i Fort Lauderdale, Florida, den 7.-10. april 2024. Biskopens præsentation er planlagt til tirsdag den 9. april kl. 13:45-14:00 EDT .

For visse sygdomme, såsom prostatakræft, kan det være udfordrende at afgøre, hvilke patienter der har brug for aggressiv behandling, og hvilke patienter der ikke gør. 3D-information kan i sidste ende hjælpe klinikere med bedre at bestemme det bedste behandlingsforløb for hver patient.

Open-top lysarkmikroskopi bruges til hurtigt at tage 3D-billeder af fluorescerende mærkede væv, der er blevet behandlet på en måde, der gør dem gennemsigtige eller gennemskinnelige. Den typiske opsætning bruger et fast tyndt lysark til at belyse og afbilde prøven nedefra, ligesom en flatbed dokumentscanner. Dette muliggør billeddannelse i høj opløsning af store områder med meget hurtigere hastigheder, end det er muligt med andre 3D-billedmetoder (f.eks. konfokal mikroskopi).

Selvom mange typer etiketter kan bruges med denne mikroskopiteknik, bruger 3D-patologiprøver typisk farvestoffer, der efterligner hæmatoxylin- og eosin-farvningen (H&E) brugt i traditionelle histologiske objektglas. Fordi denne type farvning er meget tættere end meget målrettede pletter, bliver mikroskopets optiske sektionsevne – dets evne til at visualisere en tynd skive i en 3D-prøve – nøglen til at opnå god billedkvalitet.

Selvom bedre sektionering er mulig ved at bruge en numerisk blændeåbning med højere belysning, skaber dette en kortere fokusdybde, der reducerer systemets brugbare synsfelt. For at overvinde denne udfordring udviklede forskerne et nyt åbent lysarkmikroskop, der inkorporerer en aksialt svinget belysningsarm.

Sammenlignet med deres tidligere mikroskopdesign med et fast lysark, firdoblede det nye system synsfeltet og fordoblede den optiske sektioneringsevne uden at gå på kompromis med den volumetriske billedhastighed. Forskerne demonstrerede dens anvendelighed ved at afbilde en tæt mærket renset musenyre. De erhvervede også andre datasæt fra kliniske væv for yderligere at vise, at det optimerede system kan levere den billedkvalitet og det synsfelt, der er nødvendigt for 3D-patologiundersøgelser.

"Vi planlægger at bruge denne platform til at køre store kliniske undersøgelser, der vil hjælpe os med at forstå, hvor 3D-patologi kan have den største kliniske effekt," sagde Bishop.

Leveret af Optica