Współpracujący ze sobą naukowcy z Torunia i Cleveland (USA), kierowani przez laureatów FNP ? prof. Macieja Wojtkowskiego i prof. Krzysztofa Palczewskiego ? opracowali przełomowy system służący do przyżyciowego obrazowania dna oka, w którym jednym z elementów optycznych jest soczewka badanego oka. Innowacyjny układ optyczny wykorzystujący fluorescencję dwufotonową został opisany w publikacji, która ukazała się na łamach czasopisma Biomedical Optic Express.
Idea mikroskopii fluorescencyjnej związana jest ze zjawiskiem fluorescencji i fosforescencji, pojawiających się po wzbudzeniu światłem o określonej długości fali. Dzięki niej możliwie jest nie tylko obserwowanie interesujących elementów próbki czy żywej tkanki, ale też śledzenie zachodzących w niej naturalnych reakcji, na przykład procesów prowadzących do degeneracji tkanki oka.
Techniką dobrze nadającą się do biomedycznego obrazowania dna oka jest właśnie fluorescencja dwufotonowa. Podstawową zasadą jest tutaj fakt, że pobudzane światłem substancje wyświecają promieniowanie o falach krótszych niż to, którym były oświetlane. Aby jednak uzyskać przy pomocy tej techniki obrazy wysokiej jakości, konieczne jest zastosowanie dużego natężenia promieniowania wzbudzającego. Oznacza to, że wiązka wzbudzająca musi być skupiana za pomocą układu optycznego, który potrafi zebrać światło z wielu różnych kątów. Takim układem jest obiektyw mikroskopowy, który cechuje się dużą zdolnością zbierającą. Jednak uzyskanie dobrego ogniskowania wiązki wzbudzającej poprzez zastosowanie obiektywu mikroskopowego okupione jest ograniczonym dystansem między obiektywem a ogniskiem wiązki, który typowo nie przekracza 5 mm, co nie pozwala na obrazowanie struktur osadzonych w obiektach o nieregularnych kształtach. Jest to istotny problem np. przy próbie zobrazowania dna oka żyjącego zwierzęcia, gdzie nie ma możliwości zbliżenia się z instrumentem optycznym do interesującej warstwy na odległość roboczą.
Rozwiązaniem jest wykorzystanie układu optycznego oka jako ostatniego elementu układu obrazującego, czyli zastąpienie obiektywu mikroskopowego soczewką badanego oka. Na taki właśnie pomysł wpadli naukowcy z zespołów kierowanych przez laureatów Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej z 2012 r. ? prof. Macieja Wojtkowskiego z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu i prof. Krzysztofa Palczewskiego z Case Western Reserve University w Cleveland. Opracowali oni system optyczny, w którym jednym z elementów była soczewka oka żyjącej myszy. Dzięki temu uzyskali znaczącą poprawę jakości obrazów w stosunku do wcześniejszych prób użycia klasycznego układu mikroskopowego z obiektywem.
Szczegółowe wyniki badań opisuje czasopismo Biomedical Optic Express