In-situ termické testování: Zobrazování měkkých biologických tkání bylo vždy kompromisem mezi rozlišením a zachováním vzorku. Vědci potřebují vidět strukturální detaily, jako je orientace vláken, aniž by pozměnili právě ty vlastnosti, které chtějí studovat. V praxi je to obtížné. Mnoho konvenčních technik buď vzorek poškodí, nebo neposkytuje dostatečné rozlišení pro smysluplnou analýzu.
Zde přicházejí na řadu in-situ zkoušky.
Výzva při zobrazování měkkých tkání
LhaníOrientace buněk hraje klíčovou roli při určování struktury a funkce tkání. Zachycení této organizace je však náročné. Tradiční zobrazovací postupy často zahrnují kroky přípravy vzorku, které zavádějí artefakty, jako je smrštění, zkreslení nebo dehydratace. V důsledku toho již pozorovaná struktura nemusí odrážet skutečný přirozený stav tkáně.
Pro výzkumníky pracující v oblasti biologie nebo biomateriálů to představuje výzvu: jak pozorovat neporušené struktury, aniž by došlo k jejich narušení.
Zahrnující dynamické 4D CT vyšetření
Spolupráce mezi společnostmi CactuX a CT Lab v CEITEC řeší tuto výzvu zapojením kompaktní in-situ CT komory navržené pro přesnou kontrolu prostředí během CT skenování. Začleněním in-situ termického testování přímo do pracovního postupu CT lze vzorky rychle zmrazit a v tomto stavu je udržovat po celou dobu měření.
Toto je klíčový krok. Udržování konzistentních podmínek během skenování zabraňuje strukturálním změnám a zajišťuje, že to, co je snímkováno, skutečně reprezentuje původní tkáňovou architekturu.
Umožňuje kontrolovaný pracovní postup:
- Zvýšení kontrastu (barvení) pro zlepšení viditelnosti měkkých struktur
- Orientační vyšetření před zahájením léčby
- Rychlá tepelná úprava, zmrazování
- CT snímkování ve vysokém rozlišení v in-situ komoře
- Analýza výsledných dat
Testování in-situ: vidět to, co bylo dříve skryto
Pomocí této metodiky lze jednotlivá vlákna, jako je kolagen nebo svalová vlákna, přehledně vizualizovat uvnitř neporušených tkání. Zlepšený kontrast a zachovaná mikrostruktura umožňují podrobnou kvantitativní analýzu, včetně orientace, průměru a větvení vláken.
Důležité je, že běžné artefakty spojené s tradičními metodami jsou výrazně omezeny. To vede ke spolehlivějším datům a lepší reprodukovatelnosti napříč experimenty.
Vzorek potkaního jazyka před zmrazením, B: Vzorek potkaního jazyka po rychlém zmrazení, měřeno metodou kryo-CECT, C – Analýza průměru svalových vláken vybrané oblasti v kryo-CECT [1] data, D – Analýza orientace svalových vláken vybrané oblasti v datech kryo-CECT. Velikost voxelu 3 μm. Analýza dat byla provedena ve VGIstudio Max.
Krok vpřed pro zobrazení chování materiálu v reálném čase
Schopnost kombinovat in-situ testování s CT zobrazením s vysokým rozlišením představuje významný pokrok pro řadu oborů. Od vývojové biologie přes tkáňové inženýrství až po výzkum biomateriálů jsou přínosy zjevné: přesnější data, lepší pohled na vztahy mezi strukturou a funkcí a schopnost studovat materiály v podmínkách bližších realitě.
Integrací in-situ termálního testování do kompaktní in-situ CT komory umožňují CactuX a CEITEC novou úroveň přesnosti při zobrazování měkkých tkání. Tento přístup zachovává původní strukturu, zvyšuje viditelnost a podporuje pokročilou in-situ charakterizaci materiálů.
Jak se technologie nadále vyvíjí směrem k dynamickému 4D CT snímkování, výzkumníci získají ještě větší schopnost pozorovat materiály a porozumět jim v průběhu jejich změn.
Kliknout pro více informací o cKompaktní in-situ CT komora!
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