Cite this article as:

Bashkatov A. N., Genina E. A., Kochubey . I., Kamenskikh T. G., Tuchin V. V. Optical Clearing of Human Eye Sclera by Aqueous 30%-Glucose Solution. Izvestiya of Saratov University. New series. Series Physics, 2015, vol. 15, iss. 3, pp. 18-24. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2015-15-3-18-24


Heading: 
UDC: 
535.361; 53.06
Language: 
Russian

Optical Clearing of Human Eye Sclera by Aqueous 30%-Glucose Solution

Abstract

In this work, optical clearing of human eye sclera in vitro under action of aqueous 30% glucose solution was studied. It was shown that diffusion of glucose in tissue results in significant decrease of light scattering, which manifests itself in both decreasing reflectance and increasing transmittance of the samples. At that, absorption coefficient does not change. Measurements were performed with spectrophotometer CARY-2415 in the spectral range from 400 to 800 nm by a standard method. Inverse Adding-Doubling Method was used for processing of data of the spectral measurements and reconstruction of optical parameters. Obtained results can be used in the development of new methods and optimization of existing ones in optical diagnostics and therapy of eye diseases.

References

1. Гундорова Р. А., Малаев А. А., Южаков А. М. Травмы глаза. М. : Медицина, 1986. С. 98‒103.

2. Котелянский Э. О. Внутриглазные опухоли. М. : Медицина, 1974. С. 42‒49.

3. Кон И. Л. Исследование светопропускания склеры in vitro и возможность его увеличения при воздействии производных трийодбензойной кислоты : дис. … канд. мед. наук. Саратов, 1997. 122 с.

4. Александрова Н. Н., Сапрыкин П. И. Транссклеральная лазеркоагуляция цилиарного тела в лечении абсолютно болящей глаукомы // Офтальмологический журн. 1985. Т. 8. С. 477‒479.

5. Sacks Z. S., Kurtz R. M., Juhasz T., Mourau G. A. High precision subsurface photodistribution in human sclera // J. Biomed. Opt. 2002. Vol. 7(3). P. 442‒450.

6. Кашинцева Л. Т., Багиров Н. А. Применение низких энергий лазерного излучения при латентной глаукоме // Офтальмологический журн. 1995. Т. 3. С. 138‒141.

7. Bakutkin V. V., Karimov R. N., Tcherviakova O. V. Transscleral laser cyclocoagulation in treatment of noncompensated glaucoma // Proc. SPIE. 2001. Vol. 4241. P. 338‒343.

8. Смольянинова И. Л., Кащенко Т. П., Аникина Е. Б., Проскурина О. В. Возможность применения низкоэнергетического лазерного воздействия на цилиарное тело при оптическом нистагме // Вестн. офтальмологии. 1995. Т. 3. С. 15‒17.

9. Аветисов Э. С., Маслова И. П., Булач Э. Х. О физических и гистохимических свойствах склеры при эмметропии и миопии // Вестник офтальмологии. 1971. № 1. С. 9‒12.

10. Леонтьева Т. В. Широкопольная безрефлексная стереоофтальмоскопия с транссклеральным освещением : дис. … канд. мед. наук. СПб., 1991.

11. Genina E. A., Bashkatov A. N., Tuchin V. V. Tissue optical immersion clearing // Expert Review of Medical Devices. 2010. Vol. 7(6). P. 825‒842.

12. Zhu D., Larin K., Luo Q., Tuchin V. V. Recent progress in tissue optical clearing // Laser & Photonics Reviews. 2013. Vol. 7(5). P. 732‒757.

13. Genina E. A., Bashkatov A. N., Sinichkin Yu. P., Yanina I. Yu., Tuchin V. V. Optical clearing of biological tissues: prospects of application in medical diagnostics and phototherapy // J. Biomedical Photonics & Enginee ring. 2015. Vol. 1(1). P. 22‒58.

14. Tuchin V. V. Optical Clearing of Tissues and Blood. PM 154, SPIE Press, Bellingham, WA, 2005. 254 p.

15. Генина Э. А., Башкатов А. Н., Синичкин Ю. П., Тучин В. В. Оптическое просветление склеры глаза in vivo под действием глюкозы // Квантовая электроника. 2006. Т. 36(12). С. 1119‒1124.

16. Zaman R. T., Rajaram N., Nichols B. S., Rylander III H. G., Wang T., Tunnell J. W., Welch A. J. Changes in morphology and optical properties of sclera and choroidal layers due to hyperosmotic agent // J. Biomed. Opt. 2011. Vol. 16 (7). 077008.

17. Genina E. A., Bashkatov A. N., Kamenskikh I. D., Kolbenev I. O., Kamenskikh T. G., Tuchin V. V. OCT/LCT monitoring the drug effect on the human cornea structure in vivo // J. of Biomedical Photonics & Engineering. 2015. Vol. 1(1). P. 77‒80.

18. Larin K. V., Ghosn M. G., Bashkatov A. N., Genina E. A., Trunina N. A., Tuchin V. V. Optical clearing for OCT image enhancement and in-depth monitoring of molecular diffusion // IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics. 2012. Vol. 18(3). P. 1244‒1259.

19. Alekhin A. A., Ionin A. A., Kozhushko S. E., Kourylyova I. M., Kudryashov S. I., Kuz’min K. K., Likhvansteva V. G., Samoylov M. V., Seleznev L. V., Sinitsyn D. V., Zakharov S. D. In vitro femtosecond laser subsurface microdisruption inside human cornea and pre-cleared sclera // Laser Physics Letters. 2010. Vol. 7(6). P. 463‒466.

20. Башкатов А. Н., Генина Э. А., Синичкин Ю. П., Кочубей В. И., Лакодина Н. А., Тучин В. В. Определение коэффициента диффузии глюкозы в склере глаза человека // Биофизика. 2003. Т. 48(2). С. 309‒313.

21. Genina E. A., Bashkatov A. N., Zubkova E. A., Kamenskikh T. G., Tuchin V. V. Measurement of Retinalamin diffusion coeffi cient in human sclera by optical spectroscopy // Optics and Lasers in Engineering. 2008. Vol. 46. P. 915‒920.

22. Генина Э. А., Башкатов А. Н., Тучин В. В., Гхосн М. Г., Ларин К. В., Каменских Т. Г. Диффузия кортексина в склере глаза человека // Квантовая электроника. 2011. Т. 41(5). С. 407‒413.

23. Зубкина Е. А., Генина Э. А., Башкатов А. Н., Тучин В. В. Оптическое просветление тканей глаза // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2011. Т. 13(4). С. 588‒594.

24. Bashkatov A. N., Genina E. A., Kochubey V. I., Lakodina N. A., Tuchin V. V. Study of osmotical liquids diffusion within sclera // Proc. SPIE. 2000. Vol. 3908. P. 266‒276.

25. Bashkatov A. N., Genina E. A., Kochubey V. I., Gavrilova A. A., Kamenskikh T. G., Galanzha V. A., Tuchin V. V. Optical clearing of human eye sclera under the action of glucose solution // Proc. SPIE. 2007. Vol. 6535. 653515.

26. Bashkatov A. N., Genina E. A., Kochubey V. I., Kamenskikh T. G., Tuchin V. V. Optical clearing of human eye sclera // Proc. SPIE. 2009. Vol. 7163. 71631R.

27. Ghosn M. G., Tuchin V. V., Larin K. V. Nondestructive quantifi cation of analyte diffusion in cornea and sclera using optical coherence tomography // Invest. Ophthalmol. & Vis. Sci. 2007. Vol. 48(6). P. 2726‒2733.

28. Ghosn M. G., Carbajal E. F., Befrui N. A., Tuchin V. V., Larin K. V. Differential permeability rate and percent clearing of glucose in different regions in rabbit sclera // J. Biomed. Opt. 2008. Vol. 13(2). 021110.

29. Ghosn M. G., Carbajal E. F., Befrui N. A., Tuchin V. V., Larin K. V. Concentration effect on the diffusion of glucose in ocular tissues // Optics in Lasers in Engineering. 2008. Vol. 46. P. 911‒914.

30. Prahl S. A., van Gemert M. J. C., Welch A. J. Determining the optical properties of turbid media by using the adding-doubling method // Appl. Opt. 1993. Vol. 32(4). P. 559‒568.

31. Башкатов А. Н., Тучин В. В. Расчет фактора анизотропии склеры глаза человека в приближении скалярной теории дифракции // Проблемы оптической физики : материалы Междунар. молодежной науч. школы по оптике, лазерной физике и биофизике. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2000. С. 149‒151.

32. Tuchina D. K., Shi R., Bashkatov A. N., Genina E. A., Zhu D., Luo Q., Tuchin V. V. Ex vivo optical measurements of glucose diffusion kinetics in native and diabetic mouse skin // J. of Biophotonics. 2015. Vol. 8(4). P. 332‒346.

Short text (in English): 
Full text (in Russian):