La microscopia a dispersione Raman anti-Stokes coerente offre imaging non invasivo senza etichetta, alta sensibilità, e specificità chimica, che lo rende un'interessante alternativa all'istopatologia per la diagnosi. Per la traduzione clinica, alcune barriere tecniche devono ancora essere superate utilizzando funzionalità e schemi avanzati.
L'istopatologia colorata è attualmente il gold standard per la diagnosi della malattia, ma rimane una pratica soggettiva sui tessuti trattati, prendendo da ore a giorni. Un'analisi più quantitativa e rapida potrebbe essere fornita dalla microspettroscopia Raman nel vicino infrarosso, un'alternativa interessante che offre un'analisi non invasiva del tessuto senza colorazione o etichettatura esterna. Poiché i cambiamenti patologici sono spesso preceduti da alterazioni chimiche microscopiche, l'immagine iperspettrale Raman ottenuta e i dati del tessuto possono essere potenzialmente utilizzati come un insieme fenotipico di marcatori in fase iniziale per la patologia tissutale. Però, la debole diffusione Raman delle comuni biomolecole richiede un lungo tempo di acquisizione dell'immagine di diverse ore. Microscopia coerente anti-Stokes Raman scattering (CARS), una variante ottica non lineare della microspettroscopia Raman, mantiene la promessa di ridurre questo tempo al di sotto dei minuti. Ancora, ci sono ancora alcune restrizioni che limitano la traduzione clinica della microscopia CARS. Sebbene ciascuno di essi possa essere superato con funzionalità avanzate, l'implementazione di una o di un piccolo numero di queste funzionalità spesso introduce più compromessi che vantaggi.
In un articolo di rassegna, Haohua Tu e Stephen A. Boppart dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign (USA) discutono delle sei barriere tecniche più importanti e delle sei funzionalità avanzate, compresa l'interferometria, che possono essere aggiunti in modo indipendente in uno schema standard ma ad alte prestazioni per superare queste barriere. Delineano anche una strategia che integrerebbe più funzionalità avanzate per superare queste barriere contemporaneamente, ridurre efficacemente i compromessi, e ottimizzare sinergicamente la microscopia CARS per la traduzione clinica. Il funzionamento del sistema previsto incorpora la microspettroscopia Raman coerente per identificare i marcatori biomolecolari vibrazionali della malattia e l'imaging Raman a frequenza singola (o iperspettrale) di questi biomarcatori specifici per la diagnostica e il monitoraggio in vivo in tempo reale.
Riconoscendo la spettroscopia CARS rispetto all'imaging CARS come il compromesso più fondamentale, gli autori suggeriscono che la microscopia CARS clinica dovrebbe essere ottimizzata per eseguire la spettroscopia Raman con un'ampia copertura spettrale, o imaging Raman a una o poche frequenze Raman discrete, ma non entrambi. Il primo potrebbe essere realizzato integrando tutte e sei le funzionalità avanzate discusse, risultando in una versione altamente sensibile della microscopia Raman spontanea che potrebbe identificare rapidamente nuovi biomarcatori Raman di significato medico da sezioni di tessuto ex vivo sottili. Quest'ultimo integrerebbe in modo adattivo alcune delle funzionalità avanzate, a seconda dei biomarcatori Raman identificati e del problema tecnico della miniaturizzazione a base di fibre, per eseguire l'imaging molecolare in vivo nei pazienti.
