Zobrazování měkkých tkání bylo vždy kompromisem mezi rozlišením a zachováním původního stavu vzorku. Vědci potřebují detailně vidět strukturální prvky, například orientaci vláken, aniž by přitom narušili vlastnosti, které chtějí zkoumat. V praxi jde o náročný úkol – mnohé konvenční metody totiž vzorek buď poškodí, nebo neposkytují dostatečné rozlišení pro smysluplnou analýzu.
A právě zde nachází uplatnění náš in-situ BOX.
Výzva při zobrazování měkkých tkání
Uspořádánía orientace buněk hrají klíčovou roli při určování struktury i funkce tkání. Zachytit tuto mikrostrukturu v jejím přirozeném stavu je však mimořádně náročné. Tradiční zobrazovací metody vyžadují náročnou přípravu vzorků, která často vnáší nežádoucí artefakty – jako je smrštění, tvarová deformace nebo dehydratace. Pozorovaná struktura pak již neodpovídá reálnému, nativnímu stavu tkáně.
Pro vědce v oblasti biologie a výzkumu biomateriálů z toho vyplývá zásadní otázka: jak detailně pozorovat neporušenou strukturu tkáně, aniž by ji samotné měření jakkoli znehodnotilo?
Dynamické 4D CT měření
Spolupráce mezi společností CactuX a laboratoří CT Lab v institutu CEITEC přináší řešení v podobě kompaktní in-situ CT komory, která je navržena pro přesné řízení podmínek prostředí během skenování. Začleněním in-situ termického testování přímo do CT měření lze vzorky rychle zmrazit a v tomto stavu je stabilně udržovat po celou dobu měření.
Jde o zcela klíčový krok: udržení konstantních podmínek během celého skenování zabraňuje nežádoucím strukturálním změnám a zaručuje, že výsledné snímky věrně odpovídají nativní tkáňové architektuře.
In-situ BOX umožňuje kontrolovaný pracovní postup:
- Zvýšení kontrastu (skrz barvení) pro zlepšení viditelnosti měkkých struktur
- Referenční skenování před samotnou teplotní změnou
- Rychlé zmrazování vzorku
- CT měření s vysokým rozlišení v in-situ komoře
- Analýza výsledných dat
In-situ testování: Odhalujeme to, co zůstávalo skryto
Díky této metodice lze v neporušených tkáních zřetelně zobrazit jednotlivá vlákna, například kolagenní či svalová. Vyšší kontrast a zachovaná mikrostruktura umožňují podrobnou kvantitativní analýzu, a to včetně orientace, průměru či větvení vláken.
Klíčovým přínosem je výrazné potlačení artefaktů běžných u tradičních metod. To se přímo promítá do vyšší spolehlivosti dat a vynikající reprodukovatelnosti napříč experimenty.
A: Vzorek potkaního jazyka před zmrazením. B: Vzorek potkaního jazyka po rychlém zmrazení, měřený metodou kryo-CECT. C: Analýza průměru svalových vláken ve vybrané oblasti z dat kryo-CECT [1]. [1] D: Analýza orientace svalových vláken ve vybrané oblasti z dat kryo-CECT. Velikost voxelu: 3 μm. Analýza dat byla provedena v softwaru VGSTUDIO MAX.
Významný posun v zobrazování chování materiálů v reálném čase
Propojení in-situ testování s CT skenováním ve vysokém rozlišení představuje zásadní krok vpřed pro řadu vědeckých i průmyslových oborů. Od vývojové biologie přes tkáňové inženýrství až po výzkum nových biomateriálů jsou přínosy jednoznačné: přesnější data, hlubší vhled do vztahů mezi strukturou a funkcí a možnost zkoumat materiály v podmínkách, které věrně simulují reálné prostředí.
Díky integraci in-situ termického testování do kompaktní in-situ CT komory posouvají společnosti CactuX a výzkumný institut CEITEC přesnost zobrazování měkkých tkání na zcela novou úroveň. Tento přístup zachovává nativní strukturu vzorků, výrazně zvyšuje kontrast a otevírá dveře pokročilé in-situ charakterizaci materiálů.
S tím, jak se technologie stále více posouvá směrem k dynamickému 4D CT skenování, získávají vědci dosud nepoznanou schopnost sledovat a chápat materiálové procesy přímo v průběhu jejich změn.
Zjistěte více onašem in-situ BOXu!
Reference: [1] Maes, A., et al. (2022). Cryogenic contrast enhanced microCT enables nondestructive 3D quantitative histopathology of soft tissues. Nature Communications, 13, 6207. https://doi.org/10.1038/s41467-022-34048-4
Poděkování: Tento projekt vznikl ve spolupráci s CEITEC – Středoevropský technologický institut VUT v Brně