Übersetzung der Zwei-Photonen-Mikroskopie in die Klinik: multimodale Mehrphotonen-CARS-Tomographie der in vivo menschlichen Haut

Zwei-Photonen-Mikroskope wurden erfolgreich in klinische Bildgebungswerkzeuge übersetzt, um hochauflösende optische Biopsien für die in vivo Histologie zu erhalten. Wir berichten über die klinische multiphoton kohärente Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS) Tomographie basierend auf zwei einstellbaren ultrakurzen Nahinfrarot-Laserstrahlen für label-freie in vivo multimodale Hautbildgebung. Die multiphotonischen Biopsien wurden mit dem kompakten Tomographen "MPTflex-CARS" unter Verwendung einer photonischen Kristalfaser, einem optomechanischen Roboterarm und einem Vier-Detektor-360-Grad-Messkopf gewonnen. Der multiphotonische Tomograph wurde bei Patienten im Krankenhaus mit erkrankter Haut eingesetzt. Die klinische Studie umfasste 16 Probanden, davon 8 Patienten mit atopischer Dermatitis, 4 Patienten mit Psoriasis vulgaris und 4 Freiwillige als Kontrolle. Die Lebensdauer der Zwei-Photonen-Zellautofluoreszenz, die zweite harmonische Erzeugung (SHG) von Kollagen und CARS von intratissue Lipiden/Proteinen wurden mit Einzelphotonensensitivität, submikroner räumlicher Auflösung und pikosekundenzeitlicher Auflösung nachgewiesen. Das wichtigste Signal war die Autofluoreszenz von Nikotinamidadenindinukleotid NAD(P)H. Das SHG-Signal von Kollagen wurde hauptsächlich verwendet, um die epidermale-dermale Grenzfläche zu erkennen und das Verhältnis von Elastin zu Kollagen zu berechnen. Das CARS/Raman-Signal lieferte zusätzliche Informationen. Basierend auf dieser Sicht auf die krankheitsbetroffene Haut auf subzellulärer Ebene konnten Hautareale, die von Dermatitis und von Psoriasis betroffen waren, eindeutig identifiziert werden. Multimodale Mehrphotonen-Tomographen könnten wichtige label-freie klinische Hochauflösungs-Bildgebungswerkzeuge für die in vivo Hauthistologie werden, um eine schnelle frühzeitige Diagnose sowie eine Behandlungsüberwachung zu ermöglichen.