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a, Diagrama simplificado de un microscopio SHG con resolución de polarización y epi-spotting. La polarización está controlada por dos placas de ondas en la apertura posterior del objetivo. b, Ejemplo de diagrama de polarización obtenido en cada vóxel de la córnea. La doble flecha indica la orientación del colágeno en el plano de imagen. c, reconstrucción 3D de la estructura laminar de la córnea humana. Los colores indican la orientación de las láminas de colágeno en el plano de la imagen, como lo indica el inserto de la rueda de colores. El tamaño de la imagen es un cubo de 250 x 250 x 600 µm. La parte anterior de la córnea está en la parte superior de la imagen. Crédito: Marie Claire Shan Klein
Una de las funciones principales de la córnea es ayudar a enfocar la luz en la retina. Su forma curva, y por tanto su capacidad de enfocar la luz, debe ser perfectamente estable para garantizar una imagen nítida a pesar de los distintos golpes y fricciones que recibe a lo largo del día. Por tanto, la córnea se compone de varios cientos de láminas de colágeno apiladas unas sobre otras con diferentes orientaciones en el plano.
Sin embargo, la transparencia de este tejido, esencial para la agudeza visual, es una barrera para la obtención de imágenes visuales de su estructura mediante microscopios ópticos convencionales. Como resultado, la mala caracterización de la estructura laminar de la córnea limita hoy en día nuestra comprensión de la relación entre la estructura y función de este tejido, especialmente en términos de sus propiedades mecánicas. Otra limitación se relaciona con la comprensión de algunas enfermedades asociadas con una estructura defectuosa, como el queratocono.
En un nuevo artículo publicado en Luz: ciencia y aplicacionesun equipo de científicos dirigido por la profesora Marie-Claire Chan Klein del Laboratorio de Óptica y Biociencias de la École Polytechnique, CNRS, INSERM y el Instituto Politécnico de París, Paliseau, Francia, utilizó un sistema tridimensional de última generación. Tecnología de imagen óptica (3D): microscopía SHG de segunda generación, que permite una visión específica del colágeno sin ningún premarcado.
La originalidad de su enfoque radica en jugar con la polarización de la luz para revelar la orientación de las fibras de colágeno que forman las láminas corneales. Esta imagen se realiza en reflectancia, utilizando EPI y puede desarrollarse aún más para permitir eventualmente el diagnóstico in vivo. Otra ventaja de esta configuración es que proporciona resultados de transmisión mucho más precisos.
Esto se debe a que la longitud de coherencia de los procesos SHG es más corta en la dirección posterior que en la anterior, lo que en la práctica garantiza una mejor resolución espacial. Así, se identificaron diez córneas humanas sanas. Se realizó una validación rigurosa mediante dos métodos de autorreferencia, ya que nunca se había realizado la polarimetría SHG en tejidos de este espesor (~600 µm).
En particular, los autores verificaron que se obtuvo la misma estructura al obtener imágenes de la córnea en dos direcciones diferentes. Así, este estudio demostró por primera vez que, si bien las placas corneales humanas están orientadas globalmente en dos direcciones ortogonales, su orientación principal cambia con la profundidad.
Este estudio allana el camino para nuevas caracterizaciones prometedoras de la córnea: mapear el tamaño y la distribución de las laminillas en función de la profundidad, pero también en función de la posición (centro del tejido versus periferia). Esta información se utilizará en el modelado mecánico del comportamiento de la córnea en respuesta a cambios en la presión intraocular o procesos de curación. Finalmente, el estudio de la histopatología permitirá determinar el papel de la estructura corneal en determinadas enfermedades.
más información:
Clothilde Rauchs et al., Detección de espesor total de la estructura laminar de la córnea humana utilizando un microscopio SHG de resolución polarizada, Luz: ciencia y aplicaciones (2023). doi: 10.1038/s41377-023-01224-0
Proporcionado por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Micromecánica y Física de Changchun, Academia de Ciencias de China
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