Coherente anti-Stokes Raman-verstrooiingsmicroscopie biedt niet-invasieve, labelvrije beeldvorming, hoge gevoeligheid, en chemische specificiteit, waardoor het een aantrekkelijk alternatief is voor histopathologie voor diagnose. Voor klinische vertaling, sommige technische barrières moeten nog worden overwonnen met behulp van geavanceerde functies en schema's.

Gekleurde histopathologie is momenteel de gouden standaard voor ziektediagnose, maar blijft een subjectieve praktijk op bewerkt weefsel, duurt van uren tot dagen. Een meer kwantitatieve en snelle analyse zou kunnen worden geleverd door nabij-infrarood Raman-microspectroscopie, een aantrekkelijk alternatief dat een niet-invasieve analyse van het weefsel biedt zonder externe kleuring of labeling. Aangezien pathologische veranderingen vaak worden voorafgegaan door microscopische chemische veranderingen, het verkregen hyperspectrale Raman-beeld en de gegevens van het weefsel kunnen mogelijk worden gebruikt als een vroege fenotypische set markers voor weefselpathologie. Echter, de zwakke Raman-verstrooiing van gewone biomoleculen vereist een lange beeldacquisitietijd van enkele uren. Coherente anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopie, een niet-lineaire optische variant van Raman-microspectroscopie, houdt de belofte in om deze tijd tot onder de minuten te verkorten. Nog, er zijn nog steeds enkele beperkingen die de klinische vertaling van CARS-microscopie beperken. Hoewel elk van hen kan worden overwonnen met geavanceerde functies, de implementatie van een of een klein aantal van deze functies introduceert vaak meer compromissen dan voordelen.

In een overzichtsartikel, Haohua Tu en Stephen A. Boppart van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign (VS) bespreken de zes meest opvallende technische barrières en zes geavanceerde functies, inclusief interferometrie, die onafhankelijk kunnen worden toegevoegd aan een standaard maar krachtig schema om deze barrières te overwinnen. Ze schetsen ook een strategie die meerdere geavanceerde functies zou integreren om deze barrières tegelijkertijd te overwinnen, compromissen effectief verminderen, en synergetisch CARS-microscopie optimaliseren voor klinische vertaling. De werking van het beoogde systeem omvat coherente Raman-microspectroscopie voor het identificeren van vibrationele biomoleculaire markers van ziekte en enkelvoudige (of hyperspectrale) Raman-beeldvorming van deze specifieke biomarkers voor realtime in vivo diagnostiek en monitoring.

Door CARS-spectroscopie versus CARS-beeldvorming te erkennen als de meest fundamentele afweging, de auteurs suggereren dat klinische CARS-microscopie moet worden geoptimaliseerd om ofwel Raman-spectroscopie uit te voeren met een brede spectrale dekking, of Raman-beeldvorming op een of enkele discrete Raman-frequenties, maar niet allebei. De eerste kan worden gerealiseerd door alle zes besproken geavanceerde functies te integreren, resulterend in een zeer gevoelige versie van spontane Raman-microscopie die snel nieuwe Raman-biomarkers van medische betekenis zou kunnen identificeren uit dunne ex vivo weefselcoupes. De laatste zou adaptief enkele van de geavanceerde functies integreren, afhankelijk van de geïdentificeerde Raman-biomarkers en de technische kwestie van op vezels gebaseerde miniaturisatie, om in vivo moleculaire beeldvorming bij patiënten uit te voeren.