对肌腱的非中心体对称结构组织成像干涉式二次谐波产生显微镜揭示其结构是由域的结构制成,其中原纤维与正极性的原纤维之间的比率不平衡。
二次谐波显微镜(SHG)是一种强大的生物医学成像技术,特别是富含I/III型胶原的结缔组织,富含II型胶原的软骨组织,肌肉肌球蛋白带和微管。所有这些生物结构的一个共同特点是它们都是由非中心对称的蛋白质组成的。
平均而言,一个组织包含等量的每个极性的原纤维。由于胶原蛋白I型纤维的直径在几十到几百纳米,小于光学分辨率由非线性光学显微镜,目前尚不清楚为什么一个成像对比基于宋惠乔组织富含胶原蛋白类型的过程我蛋白质如肌腱。
使用SHG显微镜检查,不可能确定测量信号的相位。信号的相位感兴趣,因为它将提供关于组织的非中心体结构之间的相对取向的相关信息。来自加拿大,德国和英国的研究人员使用干涉式二次谐波产生(ISHG)显微镜,SHG显微镜和干涉测量的组合,避免了这种限制。
通过成像肌腱,一种富含I型胶原的组织,由加拿大国家科学研究院François Légaré领导的小组能够获得关于其非中心对称结构组织的重要信息。
研究人员观察到,在纤维轴上,非中心对称的结构组织可以保持150µm以上,在横向上约1 ~ 15µm。为了进行解释,他们对纤维样本中的SHG进行了数值模拟。他们将肌腱建模为非中心对称的纳米圆柱体(胶原纤维)的非均匀分布,这些纳米圆柱体沿着纤维轴呈平行轴。这是一个很好的近似,因为胶原原纤维在结缔组织中排列得很好。
通过实验SHG相分布与肌腱理论模型的比较,证明了原纤维群形成宏观域,其中正负极性原纤维比例不平衡的理论。这部分在组织中不同位置的波动解释了用标准SHG显微镜观察明亮区域的原因。
除了有助于更好地理解这些结构问题,ISHG显微镜也可能阐明机电细胞信号以及压电调制的力学行为。