Una nuova tecnica che rende otticamente chiari i coaguli di sangue consente ai ricercatori di utilizzare potenti tecniche di microscopia ottica per studiare per la prima volta la struttura 3-D dei coaguli pericolosi. Sebbene i coaguli di sangue smettano di sanguinare dopo l'infortunio, i coaguli che bloccano il flusso sanguigno possono causare ictus e infarti.
Il nuovo approccio potrebbe consentire di utilizzare tecniche avanzate di microscopia ottica come la microscopia confocale per correlare i sintomi clinici con la struttura 3-D dei coaguli dei pazienti. È comune per i cardiologi rimuovere i coaguli di sangue che bloccano le arterie di persone che hanno avuto attacchi di cuore o ictus.
"Possiamo potenzialmente analizzare la struttura del coagulo di un paziente e cercare di capire perché è diventato un tale problema, " disse John W. Weisel dell'Università della Pennsylvania, Scuola di Medicina. "Una comprensione più dettagliata delle varie strutture del coagulo potrebbe rivelare perché i pezzi di alcuni coaguli possono rompersi, portando a potenziali complicazioni mortali. Infine, questa conoscenza potrebbe portare a trattamenti o modi migliori per evitare che i coaguli causino danni".
Nella rivista The Optical Society (OSA) Ottica biomedica Express , un gruppo collaborativo del laboratorio di Weisel e dei laboratori di Mark Alber dell'Università della California, lungo il fiume, e Jeremiah Zartman dell'Università di Notre Dame riferiscono su un metodo di compensazione ottica che consente l'imaging microscopico fino a 1 millimetro in un coagulo, un miglioramento significativo rispetto ai circa 0,02 millimetri possibili senza utilizzare la compensazione ottica. Hanno testato il nuovo approccio su coaguli di circa 5 millimetri di diametro e 1 millimetro di spessore formati all'esterno del corpo usando sangue di topo e umano.
"L'eme della molecola contenente ferro che si trova nei globuli rossi rende i coaguli molto difficili da visualizzare otticamente, " ha detto Zartman. "Il nostro metodo, chiamato cClot, è efficiente nel rimuovere l'eme e rendere chiaro l'intero coagulo senza modificarne la struttura 3D."
Vedere attraverso il tessuto spesso
Il tessuto spesso è difficile da visualizzare con tecniche ottiche perché assorbe o disperde la luce. Per le tecniche che utilizzano sonde fluorescenti per etichettare cellule e tessuti, ciò significa che la luce laser necessaria per eccitare la fluorescenza non può raggiungere la profondità del tessuto e la fluorescenza viene assorbita prima che raggiunga la telecamera. Sebbene gli agenti di pulizia ottici possano rimuovere le molecole che disperdono la luce dai tessuti, gli agenti esistenti non sono ottimizzati per rimuovere l'eme e non funzionano per quelli denso, strutture strettamente imballate che formano coaguli di sangue.
Per sviluppare la nuova tecnica di clearing ottico, i ricercatori hanno alterato la composizione di un agente schiarente ottico noto come CUBIC. Dopo molti tentativi ed errori, hanno creato un agente schiarente che non alterava la forma dei globuli rossi di un coagulo ed era abbastanza efficiente da eliminare un coagulo in meno di un giorno. I ricercatori hanno anche testato varie sonde fluorescenti per identificare quelle che potrebbero penetrare in un coagulo.
I ricercatori hanno esaminato i coaguli che si stavano contraendo, che aiuta a formare un sigillo stretto che smette di sanguinare. "Utilizzando la tecnica di compensazione ottica, siamo stati in grado di guardare all'interno del coagulo ed esaminare la struttura, " ha detto Weisel. "Abbiamo scoperto che durante la contrazione, i globuli rossi cambiano dalla loro normale forma biconcava a quella poliedrica e sono molto fitti l'uno contro l'altro, ma in realtà non cambia di volume. Questo è qualcosa che non sapevamo prima e che ora possiamo studiare in modo più dettagliato".
Approcci ad alto rendimento
I ricercatori sono ora alla ricerca di modi per ottenere una pulizia ottica e un'analisi delle immagini più rapide. Ciò potrebbe consentire l'utilizzo della nuova tecnica di compensazione ottica con approcci ad alto rendimento che esaminano gli effetti di centinaia di farmaci diversi sul processo di coagulazione o sulla contrazione del coagulo, Per esempio. La tecnica di compensazione ottica permetterebbe di visualizzare rapidamente una serie di coaguli prima e dopo il trattamento.
I ricercatori stanno anche lavorando per testare il metodo con i coaguli rimossi dai pazienti. Vogliono raccogliere informazioni che possono essere utilizzate per creare modelli computazionali della struttura e delle proprietà che un giorno potrebbero essere utilizzati per prevedere i rischi associati a determinati tipi di coaguli, Per esempio.
"Non sappiamo che tipo di firme ultrastrutturali potrebbero essere identificate nei campioni 3D, " disse Zartman. "È un'area che non è stata esplorata, e il nostro metodo di compensazione ottica potrebbe consentire lo studio di molti diversi tipi di strutture tridimensionali per vedere se c'è qualcosa che fornisce informazioni nuove o diverse rispetto alle attuali tecniche diagnostiche".
