Efficient second-harmonic imaging of collagen in histological slides using Bessel beam excitation

Autor: Pierre Mahou, Willy Supatto, Marie-Claire Schanne-Klein, Nelly Vuillemin, Delphine Débarre, Thierry Gacoin, Pierre-Louis Tharaux, Emmanuel Beaurepaire
Přispěvatelé: Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École polytechnique (X), Laboratoire Interdisciplinaire de Physique [Saint Martin d’Hères] (LIPhy), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire de physique de la matière condensée (LPMC), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire (PARCC - UMR-S U970), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire d'Optique et Biosciences ( LOB ), École polytechnique ( X ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Interdisciplinaire de Physique [Saint Martin d’Hères] ( LIPhy ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ), Laboratoire de physique de la matière condensée ( LPMC ), École polytechnique ( X ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire ( PARCC - U970 ), Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] ( HEGP ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM )
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Scientific Reports
Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2016, 6 (29863 (2016)), ⟨10.1038/srep29863⟩
Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2016, 6 (29863 (2016)), 〈10.1038/srep29863〉
ISSN: 2045-2322
Popis: Second-harmonic generation (SHG) is the most specific label-free indicator of collagen accumulation in widespread pathologies such as fibrosis, and SHG-based measurements hold important potential for biomedical analyses. However, efficient collagen SHG scoring in histological slides is hampered by the limited depth-of-field of usual nonlinear microscopes relying on focused Gaussian beam excitation. In this work we analyze theoretically and experimentally the use of Bessel beam excitation to address this issue. Focused Bessel beams can provide an axially extended excitation volume for nonlinear microscopy while preserving lateral resolution. We show that shaping the focal volume has consequences on signal level and scattering directionality in the case of coherent signals (such as SHG) which significantly differ from the case of incoherent signals (two-photon excited fluorescence, 2PEF). We demonstrate extended-depth SHG-2PEF imaging of fibrotic mouse kidney histological slides. Finally, we show that Bessel beam excitation combined with spatial filtering of the harmonic light in wave vector space can be used to probe collagen accumulation more efficiently than the usual Gaussian excitation scheme. These results open the way to SHG-based histological diagnoses.
Databáze: OpenAIRE