Een nieuwe techniek die bloedstolsels optisch helder maakt, stelt onderzoekers in staat om met krachtige optische microscopietechnieken voor het eerst de 3D-structuur van gevaarlijke bloedstolsels te bestuderen. Hoewel bloedstolsels na een verwonding stoppen met bloeden, stolsels die de bloedstroom blokkeren, kunnen beroertes en hartaanvallen veroorzaken.

De nieuwe benadering zou het mogelijk kunnen maken om geavanceerde lichtmicroscopietechnieken zoals confocale microscopie te gebruiken om klinische symptomen te correleren met de 3D-structuur van stolsels van patiënten. Het is gebruikelijk dat cardiologen bloedstolsels verwijderen die de bloedvaten blokkeren van mensen die een hartaanval of beroerte hebben gehad.

"We kunnen mogelijk de stolselstructuur van een patiënt analyseren en proberen te begrijpen waarom het zo'n probleem werd, " zei John W. Weisel van de Universiteit van Pennsylvania, Medische faculteit. "Een meer gedetailleerd begrip van verschillende stolselstructuren zou kunnen onthullen waarom stukjes van bepaalde stolsels kunnen afbreken, leiden tot mogelijke dodelijke complicaties. Eventueel, deze kennis kan leiden tot betere behandelingen of manieren om te voorkomen dat stolsels schade veroorzaken."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Biomedische Optica Express , een samenwerkingsgroep van het laboratorium van Weisel en de laboratoria van Mark Alber van de Universiteit van Californië, rivieroever, en Jeremiah Zartman van de Universiteit van Notre Dame rapporteren over een optische zuiveringsmethode die microscopische beeldvorming tot 1 millimeter in een stolsel mogelijk maakt, een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de ongeveer 0,02 millimeter die mogelijk is zonder optische clearing. Ze testten de nieuwe aanpak op stolsels met een diameter van ongeveer 5 millimeter en een dikte van 1 millimeter die buiten het lichaam werden gevormd met behulp van muis- en menselijk bloed.

"Het ijzerbevattende molecuul heem dat zich in rode bloedcellen bevindt, maakt stolsels optisch moeilijk af te beelden, "zei Zartman. "Onze methode, genaamd cClot, is efficiënt in het verwijderen van de heem en het maken van het hele stolsel duidelijk zonder de 3D-structuur te veranderen."

Door dik weefsel kijken

Dik weefsel is moeilijk in beeld te brengen met optische technieken omdat het licht absorbeert of verstrooit. Voor technieken die fluorescerende sondes gebruiken om cellen en weefsel te labelen, dit betekent dat het laserlicht dat nodig is om de fluorescentie op te wekken niet diep in het weefsel kan reiken en fluorescentie wordt geabsorbeerd voordat het de camera bereikt. Hoewel optische zuiveringsmiddelen lichtverstrooiende moleculen uit weefsel kunnen verwijderen, bestaande agenten zijn niet geoptimaliseerd voor het verwijderen van heem en werken niet voor de dichte, dicht opeengepakte structuren die bloedstolsels vormen.

Om de nieuwe optische clearingtechniek te ontwikkelen, de onderzoekers veranderden de samenstelling van een optisch klaringsmiddel dat bekend staat als CUBIC. Na veel vallen en opstaan, ze creëerden een klaringsmiddel dat de vorm van de rode bloedcellen van een stolsel niet veranderde en efficiënt genoeg was om een ​​stolsel in minder dan een dag te verwijderen. De onderzoekers testten ook verschillende fluorescerende sondes om te identificeren welke een stolsel konden binnendringen.

De onderzoekers onderzochten stolsels die samentrokken, die helpt bij het vormen van een strakke afdichting die het bloeden stopt. "Met behulp van de optische clearingtechniek, we konden in het stolsel kijken en de structuur onderzoeken, " zei Weisel. "We ontdekten dat tijdens de weeën, de rode bloedcellen veranderen van hun normale biconcave vorm in veelvlakkig en zijn zeer dicht tegen elkaar gepakt, maar verander niet echt in volume. Dit is iets dat we niet eerder wisten en dat we nu in meer detail kunnen bestuderen."

Benaderingen met hoge doorvoer

De onderzoekers zoeken nu naar manieren om snellere optische clearing en beeldanalyse te bereiken. Hierdoor zou de nieuwe optische clearingtechniek kunnen worden gebruikt met benaderingen met een hoge doorvoer die de effecten van honderden verschillende medicijnen op het stollingsproces of stolselcontractie onderzoeken. bijvoorbeeld. De optische clearingtechniek zou het mogelijk maken om snel een reeks stolsels voor en na de behandeling in beeld te brengen.

De onderzoekers werken ook aan het testen van de methode met stolsels die bij patiënten worden verwijderd. Ze willen informatie verzamelen die kan worden gebruikt om rekenmodellen te maken van de structuur en eigenschappen die op een dag kunnen worden gebruikt om risico's te voorspellen die verband houden met bepaalde soorten stolsels, bijvoorbeeld.

"We weten niet welke soorten ultrastructurele handtekeningen kunnen worden geïdentificeerd in 3D-monsters, "zei Zartman. "Het is een gebied dat nog niet is verkend, en onze optische ophelderingsmethode zou de studie van veel verschillende soorten driedimensionale structuren mogelijk maken om te zien of er iets is dat nieuwe of andere informatie oplevert dan de huidige diagnostische technieken."