Новый метод может предложить более точное лечение заболеваний роговицы: исследователи используют подходы на основе света для изменения внутренней структуры ткани и изучения возникающих изменений.

В журнале оптических исследований Optica исследователи подробно описывают свой новый метод укрепления роговицы путем точного сшивания коллагеновых волокон, составляющих ткань роговицы. Они также демонстрируют специализированный подход к микроскопии, который измеряет жесткость тканей, не затрагивая необработанные области.

«Поскольку свет имеет способность проникать глубоко внутрь ткани, мы используем это свойство как для проникновения внутрь, так и для изменения механических свойств ткани, а также для измерения этих изменений, чтобы мы могли понять, как ткань изменилась, и визуализировать это неинвазивно», — сказал Шелдон. JJ Квок, Центр фотомедицины Массачусетской больницы общего профиля Wellman, первый автор статьи.

Повышение точности сшивкиЗаболевание может привести к тому, что роговица — прозрачный куполообразный слой, покрывающий переднюю часть глаза, — постепенно ослабевает, пока давление в глазу не станет выпуклым и не приведет к проблемам со зрением. По мере прогрессирования состояния, известного как кератоконус, в конечном итоге может потребоваться пересадка роговицы.

Однако новый метод лечения, называемый кросслинкингом роговицы, обещает замедлить или остановить прогрессирование кератоконуса. Процедура используется в Европе, Канаде и Японии и проходит клинические испытания в США.«Прямо сейчас ультрафиолетовый свет используется для сшивания всей роговицы», — сказал Сек-Хен Юн из Центра фотомедицины Массачусетского госпиталя Wellman, руководитель исследовательской группы. «Однако это сопряжено с риском повреждения самого внутреннего слоя роговицы, осложнения, которое изменяет функцию роговицы и может привести к ее очень мутной.

Также невозможно предсказать, действительно ли процедура улучшит зрение в данном конкретном случае. пациент."По этой причине исследователи хотели посмотреть, можно ли использовать двухфотонное поглощение для точного контроля площади сшивания роговицы. Для двухфотонного поглощения используется фемтосекундный лазер ближнего инфракрасного диапазона для достижения очень высокого пространственного разрешения в небольшом объеме. Этот подход использовался для отверждения жидких смол для создания микроскопических оптических компонентов и других трехмерных структур.

До этого исследования этот метод не применялся для придания жесткости ткани, которая изначально была твердой, в определенной области.Два фотона лучше, чем один?Чтобы увидеть, действительно ли двухфотонное поглощение может вызывать сшивание, исследователи использовали самодельную установку для двухфотонной микроскопии, которая доставляет фемтосекундный свет титан-сапфирового лазера через линзу объектива. Они поместили образец роговицы под линзу объектива, нанесли на ткань светочувствительный краситель, а затем включили лазерный свет и сфокусировали его на определенном слое.

После некоторых проб и ошибок они обнаружили, что воздействие на ткань лазерного света мощностью 200 милливатт в течение десяти минут вызывает перекрестное сшивание коллагена без повреждения ткани. Сканируя лазер через область ткани, исследователи обнаружили, что они могут вызвать сшивание в определенной трехмерной области.«Если вы сможете сшить определенную часть роговицы, возможно, удастся оптимизировать визуальный результат», — сказал Юн. «Благодаря двухфотонному поглощению мы можем выборочно выбирать и ограничивать глубину сшивания, чтобы избежать повреждения клеток как в верхнем, так и в нижнем слоях роговицы».Однако одной из проблем является проверка того, что сшивание имело место.

Сшивание коллагена, вызванное двухфотонным поглощением, нелегко визуализировать с помощью стандартных методов визуализации. Таким образом, исследователи обратились к специализированному методу под названием микроскопия Бриллюэна, который лаборатория Юна ранее разработала и постепенно улучшала.

Микроскопия Бриллюэна предлагает бесконтактный способ измерения трехмерных биомеханических свойств ткани с высоким пространственным разрешением.«Мы использовали микроскопию Бриллюэна, чтобы подтвердить, что мы можем индуцировать сшивание в ткани, и показали, что количество сшивок, производимых с помощью двухфотонной адсорбции, почти такое же, как то, что можно вызвать с помощью однофотонного подхода, используемого сегодня», — сказал Юн.Поскольку двухфотонный подход индуцирует сшивание точка за точкой, это длительный процесс для выполнения, что делает его наиболее полезным для сшивания небольшой области или тонкого среза ткани.

Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как различные паттерны кросслинкинга влияют на форму роговицы и зрение, исследователи надеются, что новый метод может позволить кросслинкинг в трехмерном шаблоне, характерном для выпячивания роговицы пациента, чтобы максимизировать преимущества лечения.Двухфотонное сшивание также может быть полезно для приложений тканевой инженерии, где его можно использовать для выборочной модуляции жесткости трехмерных клеточных культур, например, для более точного соответствия жесткости ткани в организме.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *