Новый подход может позволить использовать передовые методы световой микроскопии, такие как конфокальная микроскопия, для корреляции клинических симптомов с трехмерной структурой тромбов у пациентов. Кардиологи обычно удаляют сгустки крови, блокирующие артерии у людей, перенесших инфаркт или инсульт.
«Мы потенциально можем проанализировать структуру сгустка у пациента и попытаться понять, почему это стало такой проблемой», — сказал Джон У. Вайзел из Медицинского факультета Пенсильванского университета. «Более подробное понимание различных структур сгустка может показать, почему части определенных сгустков могут отламываться, что приводит к потенциальным смертельным осложнениям. В конце концов, это знание может привести к более эффективному лечению или способам предотвращения причинения сгустков вреда».
В журнале Оптического общества (OSA) Biomedical Optics Express совместная группа из лаборатории Вайзеля и лабораторий Марка Альбера из Калифорнийского университета в Риверсайде и Иеремии Зартмана из Университета Нотр-Дам сообщает об оптическом методе очистки, который позволяет использовать микроскопические микроскопы. визуализация сгустка размером до 1 миллиметра, что является значительным улучшением по сравнению с примерно 0,02 миллиметра, которое возможно без использования оптического просветления. Они протестировали новый подход на сгустках диаметром около 5 миллиметров и толщиной 1 миллиметр, образовавшихся вне тела с использованием мышиной и человеческой крови.«Железосодержащая молекула гема, которая находится в красных кровяных тельцах, затрудняет оптическое отображение сгустков», — сказал Зартман. «Наш метод, называемый cClot, эффективен при удалении гема и очистке всего сгустка без изменения его трехмерной структуры».
Видеть сквозь толстую тканьТолстую ткань трудно визуализировать с помощью оптических методов, потому что она поглощает или рассеивает свет. Для методов, использующих флуоресцентные зонды для маркировки клеток и тканей, это означает, что лазерный свет, необходимый для возбуждения флуоресценции, не может проникнуть глубоко внутрь ткани, и флуоресценция поглощается до того, как достигнет камеры. Хотя оптические очищающие агенты могут удалять из ткани светорассеивающие молекулы, существующие агенты не оптимизированы для удаления гема и не работают с плотными, плотно упакованными структурами, образующими тромбы.
Чтобы разработать новую технику оптической очистки, исследователи изменили состав агента оптической очистки, известного как CUBIC. После долгих проб и ошибок они создали очищающий агент, который не изменял форму красных кровяных телец сгустка и был достаточно эффективным, чтобы очистить сгусток менее чем за день.
Исследователи также протестировали различные флуоресцентные зонды, чтобы определить те, которые могут проникать через сгусток.Исследователи изучили сгустки, которые сжимаются, что помогает сформировать плотное уплотнение, останавливающее кровотечение. «Используя технику оптической очистки, мы смогли заглянуть внутрь сгустка и изучить структуру», — сказал Вайзель. «Мы обнаружили, что во время сокращения красные кровяные тельца меняют свою нормальную двояковогнутую форму на многогранную и очень плотно прилегают друг к другу, но на самом деле не изменяются в объеме. Это то, чего мы не знали раньше и что мы можем А теперь изучите подробнее ».Подходы с высокой пропускной способностью
В настоящее время исследователи ищут способы добиться более быстрой оптической очистки и анализа изображений. Это может позволить использовать новую технику оптической очистки с высокопроизводительными подходами, которые исследуют, например, влияние сотен различных лекарств на процесс свертывания или сокращение сгустка. Техника оптической очистки позволит быстро визуализировать серию сгустков до и после лечения.
Исследователи также работают над тестированием метода на удаленных от пациентов сгустках. Они хотят собрать информацию, которую можно использовать для создания вычислительных моделей структуры и свойств, которые однажды можно будет использовать для прогнозирования рисков, связанных, например, с определенными типами сгустков.
«Мы не знаем, какие ультраструктурные признаки могут быть идентифицированы в трехмерных образцах», — сказал Зартман. «Это область, которая не была изучена, и наш метод оптической очистки может позволить изучить множество различных типов трехмерных структур, чтобы увидеть, есть ли что-то, что предоставляет новую или отличную от нынешних диагностических методов информацию».