La patologia 3D viene esplorata come alternativa alla tradizionale istologia basata su vetrini perché può fornire approfondimenti 3D dettagliati sulle strutture patologiche e sulle interazioni cellulari senza alterare il tessuto. Questo approccio consente di analizzare strutture tissutali 3D complesse e di visualizzare tessuti spessi, cosa non possibile con i metodi basati su diapositive.

I ricercatori hanno utilizzato il loro microscopio a foglio luminoso open-top migliorato per catturare immagini di campioni clinici densamente etichettati, mostrando il suo potenziale per patologie 3D non distruttive. Kevin W. Bishop dell'Università di Washington illustrerà in dettaglio il lavoro al Congresso Optica Biophotonics che si terrà a Fort Lauderdale, Florida, dal 7 al 10 aprile 2024. La presentazione di Bishop è prevista per martedì 9 aprile dalle 13:45 alle 14:00 EDT .

Per alcune malattie, come il cancro alla prostata, può essere difficile determinare quali pazienti necessitano di un trattamento aggressivo e quali no. Le informazioni 3D potrebbero infine aiutare i medici a determinare meglio il miglior corso di trattamento per ciascun paziente.

La microscopia a foglio luminoso aperto viene utilizzata per acquisire rapidamente immagini 3D di tessuti etichettati in modo fluorescente che sono stati trattati in modo da renderli trasparenti o traslucidi. La configurazione tipica utilizza un sottile foglio di luce fisso per illuminare e visualizzare il campione dal basso, proprio come uno scanner per documenti a superficie piana. Ciò consente l'imaging ad alta risoluzione di vaste aree a velocità molto più elevate rispetto a quanto possibile con altri approcci di imaging 3D (ad esempio la microscopia confocale).

Sebbene con questa tecnica di microscopia possano essere utilizzati molti tipi di etichette, i campioni di patologia 3D utilizzano in genere coloranti che imitano la colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) utilizzata nei vetrini istologici tradizionali. Poiché questo tipo di colorazione è molto più densa delle macchie altamente mirate, la capacità di sezionamento ottico del microscopio, ovvero la capacità di visualizzare una fetta sottile all'interno di un campione 3D, diventa fondamentale per ottenere una buona qualità dell'immagine.

Sebbene sia possibile un migliore sezionamento utilizzando un'apertura numerica di illuminazione più elevata, ciò crea una profondità di fuoco più breve che riduce il campo visivo utilizzabile del sistema. Per superare questa sfida, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo microscopio a foglio luminoso aperto che incorpora un braccio di illuminazione a scansione assiale.

Rispetto al precedente design del microscopio con un foglio luminoso fisso, il nuovo sistema ha quadruplicato il campo visivo e raddoppiato la capacità di sezionamento ottico senza compromettere la velocità di imaging volumetrico. I ricercatori hanno dimostrato la sua utilità mediante l'imaging di un rene di topo purificato e densamente etichettato. Hanno inoltre acquisito altri set di dati da tessuti clinici per dimostrare ulteriormente che il sistema ottimizzato può fornire la qualità dell'immagine e il campo visivo necessari per gli studi di patologia 3D.

"Abbiamo intenzione di utilizzare questa piattaforma per condurre studi clinici su larga scala che ci aiuteranno a capire dove la patologia 3D può avere il maggiore impatto clinico", ha affermato Bishop.