Оптично невидимі чашки Петрі покращують візуалізацію ембріонів при ЕКЗ
Вибір найбільш здорового ембріона - один з найважливіших етапів екстракорпорального запліднення (ЕКЗ), проте він залишається одним із невизначених. Приблизно 15 відсотків пар у всьому світі стикаються з безпліддям, а показники успіху ЕКЗ часто залишаються нижчими за 33 відсотки. Основна проблема полягає в тому, що ембріологи повинні вибрати єдиний ембріон для імплантації, сподіваючись, що вони можуть побачити під мікроскопом. Навіть невеликі візуальні деталі, такі як поділ клітин або формування внутрішніх структур ембріона, можуть вказувати на можливість здорової вагітності. Тому чітке зображення має важливе значення.
З цією метою дослідники розробили нові чашки Петрі типу "лунка в лунці" (WOW), в яких використовуються невеликі тривимірні мікролунки замість плоских чашок. Ці мікролунки можуть сприяти природнішому розвитку ембріонів, але у них є істотний недолік: вони заважають оптиці. Пластикові та силіконові матеріали, що зазвичай використовуються для виготовлення лунок, переломлюють світло інакше, ніж рідке культуральне середовище, що оточує ембріон. Ця невідповідність створює розмиті області, перекручені краї та видимі виступи, які приховують дрібні деталі. В результаті ембріологам доводиться вибирати між тим, щоб дозволити ембріонам зростати в більш сприятливому середовищі, або можливістю їх чітко бачити — неможливий компроміс в області, де важлива кожна деталь.
Як повідомляється в журналі Biophotonics Discovery, команда з Університету Вандербільта нещодавно розробила перспективне рішення, виготовивши чашки Петрі WOW з агарози — гідрогелю, що складається переважно з води. Оскільки агароз має майже такий же показник заломлення, як і культуральне середовище, світло проходить через чашку без вигину і розсіювання. Насправді тривимірна структура стає практично оптично «невидимої», що дозволяє мікроскопам отримувати чіткі, неспотворені зображення.
Щоб перевірити свій підхід, дослідники порівняли нові чашки Петрі з агарози з традиційними чашками полідиметилсилоксану (ПДМС). Вони почали з оптичних досліджень з використанням крихітних мікросфер для перевірки роздільної здатності та геометричної точності. У чашках з ПДМС гребені, що утворилися в процесі виробництва, помітно спотворювали зображення, тоді як чашки з агарози ці гребені майже зникали. Деталі, які раніше були розмиті або уривчасті, стали чіткими.
Для більш точних вимірів команда використовувала датчик хвильового фронту Шак-Хартмана, який відстежує зміну форми світлових хвиль під час проходження матеріалом. Датчик показав, що чашки ПДМС вносять виражені і складні спотворення, відомі як аберації високого порядку. На відміну від цього, чашки з агарози створюють хвилеві картини, майже ідентичні тим, що спостерігаються при візуалізації через стандартну плоску чашку Петрі. Це підтвердило, що гідрогель мало створює оптичних перешкод.
Звичайно, чіткі зображення мало б означали, якби ембріони не могли добре розвиватися в новому пристрої. Щоб вирішити цю проблему, команда культивувала ембріони мишей у чашках з агарозою та виявила нормальний розвиток, що відповідає тому, що зазвичай спостерігається у існуючих системах культивування. Мікроскопічні зображення показали, що структури всередині ембріонів чітко помітні, виділяючи тонкі внутрішні особливості, важливі для оцінки.
Завдяки цій розробці усунуто одну з головних перешкод на шляху впровадження 3D-мікролункової культури. Конструкція на основі агарози дозволяє ембріологам використовувати чашки Петрі, що сприяють здоровому зростанню ембріонів без шкоди видимості. Поєднання цих переваг може підвищити точність відбору ембріонів і, зрештою, сприяти збільшенню частоти настання вагітності у пацієнток, які проходять ЕКЗ.
Джерело: SPIE — Міжнародне товариство оптики та фотоніки