Il ricercatore Jeroen Kalkman si trova accanto alla sua nuova configurazione di imaging. Credito:TU Delft
Una delle sfide nell'imaging ottico è visualizzare l'interno del tessuto in alta risoluzione. I metodi tradizionali consentono ai ricercatori di guardare a una profondità di circa 1 millimetro. I ricercatori della Delft University of Technology hanno ora sviluppato un nuovo metodo che può penetrare fino a quattro volte più in profondità, fino a circa 4 millimetri. Il settore sanitario, in particolare, potrebbe beneficiare in futuro della nuova tecnica.
Il nuovo metodo di imaging riunisce una serie di tecniche esistenti. Il più importante di questi è la tomografia a coerenza ottica, una tecnica utilizzata dagli oftalmologi per visualizzare la retina. L'OCT è simile all'ecografia acustica, ma utilizza la luce invece delle onde sonore pur avendo una risoluzione più elevata. Utilizzando le informazioni contenute nelle onde luminose riflesse, un algoritmo può creare una sezione trasversale del tessuto.
Sezione trasversale
A differenza di una normale scansione OCT, i ricercatori di Delft non fanno immagini con luce riflessa, ma invia la luce proprio attraverso il tessuto. Dall'altro lato, un sensore lo cattura di nuovo. I ricercatori possono vedere quale luce arriva e quando. "La luce che viaggia per un periodo di tempo più lungo viene dispersa attraverso il tessuto e arriva al rivelatore relativamente tardi, " Spiega il ricercatore della TU Delft Jeroen Kalkman. "Di solito, questo fa sì che le immagini risultanti siano sfocate. Ma guardando l'orario di arrivo, possiamo separare questa luce diffusa dalla luce che è passata direttamente attraverso il campione. Con la luce che arriva presto, possiamo produrre un'immagine nitida."
Per fare una sezione trasversale, un cosiddetto tomogramma, dell'oggetto, i ricercatori utilizzano tecnologie note dalla tomografia computerizzata, di cui l'esempio più noto è la TAC. "Ciò comporta la misurazione di una proiezione dei raggi X che attraversano l'oggetto in molti angoli e posizioni diversi, " dice Kalkman. "Potete quindi collegare tutte queste diverse proiezioni insieme utilizzando un computer per creare un'immagine tridimensionale. Facciamo la stessa cosa, ma con la luce."
Per scoprire quanto sia potente la loro tecnica, i ricercatori lo hanno testato su zebrafish morto, che hanno ottenuto attraverso uno studio in corso presso Erasmus MC. La profondità massima di penetrazione è risultata essere di circa quattro millimetri, un miglioramento di un fattore quattro rispetto all'attuale approccio di riflessione nell'OCT. Inoltre, gli organi del pesce zebra possono essere rappresentati con un contrasto elevato osservando sia la forza che il tempo di arrivo della luce. Kalkman dice, "Abbiamo lavorato su questo con un intero team di ricercatori per quasi dieci anni, quindi è una grande emozione che finalmente ce l'abbiamo fatta."
Nel futuro, la nuova tecnica di Delft potrebbe generare preziose informazioni su alcune malattie. "Con il nostro metodo, saremmo in grado di seguire lo sviluppo di una tale malattia in modo molto preciso nel tempo, "dice Kalkman. "In questo modo, potremmo studiare gli effetti dei farmaci o, al contrario, sostanze potenzialmente tossiche sui tessuti. Ciò potrebbe fornirci utili spunti che alla fine possono portare a trattamenti migliori o a una migliore protezione".
Un'altra applicazione del nuovo metodo è l'analisi delle biopsie, piccoli pezzi di tessuto umano che i medici prelevano dai pazienti per l'analisi. "Attualmente, i laboratori spesso aggiungono etichette fluorescenti alle biopsie, oppure li tagliano a fettine e usano il clearing ottico per renderli più trasparenti, " dice Kalkman. "Ci vuole molto tempo, e durante questo processo le biopsie possono deformarsi. Ci aspettiamo che la nostra tecnica sia in grado di visualizzare le biopsie nella loro forma tridimensionale, aiutando così i medici a fare una diagnosi più accurata".