Jakie procesy zachodzą w komórkach siatkówki ludzkiego oka? Będzie można to zbadać bardzo dokładnie dzięki wspólnej pracy naukowców z Międzynarodowego Centrum Badań Oka w Warszawie (ICTER) i Politechniki Wrocławskiej.
Zespół pod kierownictwem dr. hab. inż. Grzegorza Sobonia z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów Politechniki Wrocławskiej zaprojektował i skonstruował laser, który umożliwia wzbudzenie fluorescencji w siatkówce oka w sposób bezpieczny dla człowieka w dwufotonowym skaningowym oftalmoskopie fluorescencyjnym.
Chodzi o dokładniejszą obserwację procesów zachodzących w siatkówce. To właśnie w niej i w warstwie nabłonka barwnikowego znajdują się liczne substancje fluoryzujące, w tym metabolity witamy A, które pełnią bezpośrednią rolę w procesie widzenia – tłumaczy prof. Soboń.
Możliwość monitorowania i ilościowego pomiaru tych substancji otwiera nowe możliwości terapeutyczne chorób degeneracyjnych siatkówki. Kluczową rolę w możliwości ich obserwowania odgrywa źródło światła wzbudzające fluorescencję, którym jest laser femtosekundowy, a w ich konstruowaniu nasi naukowcy mają już spore doświadczenie.
Laser „szyty na miarę”
Osiągnięcia zespołu prof. Sobonia w obszarze laserów femtosekundowych zainteresowały prof. Macieja Wojtkowskiego, dyrektora Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ang. International Center for Translational Eye Research, ICTER). To ośrodek badawczy, który zajmuje się opracowywaniem nowych metod diagnostyki oka właśnie na bazie takich laserów. Powstał w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze.
Naukowcy z ICTER zidentyfikowali kluczowe parametry źródła laserowego, które musiałyby zostać spełnione, aby była możliwa konstrukcja oftalmoskopu i obserwacji fluorescencji: ultrakrótki czas trwania impulsu (<100 fs), niska częstotliwość powtarzania impulsów (<10 MHz) z możliwością regulacji oraz długość fali z zakresu bliskiej podczerwieni (780 nm). Z pytaniem o skonstruowanie takiego lasera naukowcy zwrócili się do wrocławskich uczonych.
Wykonaliśmy taki laser, stworzony zupełnie od podstaw, „uszyty na miarę”, spełniający wszystkie wymagania, dodatkowo niezawodny, kompaktowy i łatwy w użyciu – opowiada naukowiec z PWr.
Na Politechnice Wrocławskiej opracowano całe urządzenie – zarówno jego część optyczną, jak i elektroniczne moduły zasilające i sterujące, a także obudowę.
Uniwersalny i skuteczny
Unikalną cechą lasera, odróżniającą go od dotychczas prezentowanych rozwiązań, jest możliwość bardzo szerokiego przestrajania częstotliwości powtarzania emitowanych impulsów. Pozwoliło to na dostosowanie parametrów lasera do wymogów eksperymentu.
Drugą wyjątkową cechą jest niemal idealny kształt generowanych impulsów, bliski limitowi teoretycznemu, co jest kluczowe przy pobudzaniu tak wrażliwego obiektu, jakim jest siatkówka oka ludzkiego – ujawnia dr inż. Dorota Stachowiak, główna konstruktorka lasera.
Laser został zainstalowany w laboratoriach ICTER i zintegrowany z dwufotonowym skaningowym oftalmoskopem fluorescencyjnym. Po optymalizacji parametrów zespół prof. Wojtkowskiego przeprowadził wielomiesięczne badania na oku ludzkim in vivo, demonstrując wykorzystanie tej techniki po raz pierwszy na świecie.
Nowatorskie podejście i prestiżowa publikacja
Badania naukowców zostały opisane w publikacji, która niedawno ukazała się w The Journal of Clinical Investigation.
Praca łączy kompetencje 16 autorów z 10 różnych jednostek naukowych, partnerów klinicznych i przemysłowych, i obejmuje aspekty inżynierii optycznej, techniki laserowej, biochemii widzenia, okulistyki, inżynierii oprogramowania, elektroniki oraz przetwarzania obrazów – podkreśla dr Jakub Bogusławski, pierwszy autor publikacji i współtwórca dwufotonowego skaningowego oftalmoskopu.
Zdaniem naukowców jest to nowatorskie podejście, które po raz pierwszy na świecie zostało wykorzystane do obrazowania oka ludzkiego. Otwiera ono liczne możliwości terapeutyczne, ale również badawcze, dostarczając nową metodę badania biochemii procesu widzenia.
źródło: PWr
Kiedy będzie dostępny w gabinetach?