Los investigadores han desarrollado una nueva técnica basada en la luz que endurece selectivamente el tejido de la córnea y que algún día podría ofrecer un tratamiento mejorado para los problemas oculares causados por el tejido corneal debilitado.
En el diario de The Optical Society para investigación de alto impacto óptica , los investigadores detallan su nueva técnica para fortalecer la córnea mediante la reticulación precisa de las fibras de colágeno que forman el tejido corneal. También demuestran un enfoque de microscopía especializado que mide la rigidez del tejido sin alterar las áreas no tratadas.
"Debido a que la luz tiene la capacidad de sondear profundamente dentro del tejido, estamos usando esa propiedad para entrar y cambiar las propiedades mecánicas del tejido y medir esos cambios para que podamos entender cómo cambió el tejido y visualizarlo de manera no invasiva"dijo Sheldon JJ Kwok, Centro Wellman de Fotomedicina del Hospital General de Massachusetts, primer autor del artículo.
Hacer la reticulación más precisa
La enfermedad puede causar que la córnea, la capa transparente en forma de cúpula que cubre la parte frontal del ojo, se debilite gradualmente hasta que la presión en el ojo provoque un abultamiento y conduzca a problemas de visión. Eventualmente puede ser necesario un trasplante de córnea como condición, conocido como queratocono, progresa. Sin embargo, un nuevo tratamiento llamado entrecruzamiento corneal es prometedor para retrasar o detener la progresión del queratocono. El procedimiento se usa en Europa, Canadá y Japón, y se está sometiendo a ensayos clínicos en los Estados Unidos.
"En este momento, la luz ultravioleta se usa para realizar la reticulación en toda la córnea", dijo Seok-Hyun Yun, del Centro de Fotomedicina del Hospital General de Massachusetts Wellman para Fotomedicina, líder del equipo de investigación. "Sin embargo, esto conlleva el riesgo de dañar elcapa más interna de la córnea, una complicación que cambia la función corneal y puede hacer que se vuelva muy turbia. Tampoco hay forma de predecir si el procedimiento realmente mejorará la visión en un paciente determinado ".
Por esta razón, los investigadores querían ver si la absorción de dos fotones podría usarse para controlar con precisión el área de reticulación corneal. La absorción de dos fotones utiliza un láser de femtosegundo infrarrojo cercano para lograr una resolución espacial muy alta limitada a un volumen pequeñoEste enfoque se ha utilizado para endurecer las resinas líquidas para crear componentes ópticos microscópicos y otras estructuras 3D. Hasta esta investigación, la técnica no se había aplicado para endurecer el tejido, que inicialmente es sólido, en un área específica.
¿Son dos fotones mejores que uno?
Para ver si la absorción de dos fotones podría inducir la reticulación, los investigadores utilizaron una configuración de microscopía de dos fotones hecha en casa que proporciona femtosegundo Ti: luz láser de zafiro entregada a través de la lente del objetivo. Colocaron una muestra de córnea debajo de la lente del objetivo,aplicó un tinte sensible a la luz al tejido y luego encendió la luz láser y la enfocó a una capa específica.
Después de una prueba y error, descubrieron que exponer el tejido a una luz láser de 200 milivatios durante diez minutos inducía la reticulación del colágeno sin dañar el tejido. Al escanear el láser a través de un área de tejido, los investigadores descubrieron que podían inducir la reticulación en un área específicaÁrea 3D.
"Si puede reticular una parte específica de la córnea, podría ser posible optimizar el resultado visual", dijo Yun. "Con la absorción de dos fotones podemos elegir selectivamente y limitar la profundidad de la reticulación para evitar el daño celular tanto enlas capas superior e inferior de la córnea "
Sin embargo, uno de los desafíos es verificar que se haya producido la reticulación. La reticulación de colágeno inducida por la absorción de dos fotones no se visualiza fácilmente con los métodos de imagen estándar. Por lo tanto, los investigadores recurrieron a una técnica especializada llamada microscopía de Brillouin, que Yun'slaboratorio desarrollado previamente y ha mejorado gradualmente. La microscopía de Brillouin ofrece una forma sin contacto para medir propiedades de tejido biomecánico 3D con alta resolución espacial
"Utilizamos la microscopía de Brillouin para validar que podemos inducir la reticulación en el tejido y demostramos que la cantidad de reticulación producida con la adsorción de dos fotones es casi la misma que la que se puede inducir con el enfoque de fotón único utilizado hoy", dijo Yun.
Debido a que el enfoque de dos fotones induce la reticulación punto por punto, es un proceso largo de realizar, lo que lo hace más útil para la reticulación de una región pequeña o un corte delgado de tejido.
Aunque se necesitan más estudios para comprender cómo varios patrones de reticulación afectan la forma y la visión corneales, los investigadores esperan que la nueva técnica permita la reticulación en un patrón 3D específico para el abultamiento corneal de un paciente para maximizar los beneficios del tratamiento.
La reticulación de dos fotones también podría ser útil para aplicaciones de ingeniería de tejidos, donde podría usarse para modular selectivamente la rigidez de los cultivos de células 3D para que coincida más estrechamente con la de los tejidos del cuerpo, por ejemplo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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