Atomic force microscopy in the study of retinal structure

The review addresses the current state of atomic force microscopy (AFM) usage in ophthalmology. Briefly presented here are the history of the development of AFM, principles and modes of operation, its advantages, disadvantages, as well as a comparison with other types of microscopy. The review describes the capabilities of AFM in visualization of various structures of the eye. A significant part of the review is devoted to the study of the retina, which arouses great interest among researchers. In particular, the possibilities of AFM for visualization at the submicron level of various structures in the retina, such as the internal limiting membrane, membrane cells, Müller cells, retinal pigment epithelium in their normal state and in the presence of a pathology (age-related macular degeneration, diabetes mellitus) were reviewed. In addition, several study papers were analyzed, providing a base for the judgement of the mechanical properties of said structures. An AFM study of the visual pigment rhodopsin helped identify its dimeric structure. The stability of the rhodopsin molecule was proved to be determined by the degree of strength of its individual segments connected to each other. The AFM method is a highly accurate method that helps solve many fundamental and practical problems, particularly in ophthalmology.В обзоре освещено современное состояние вопроса применения атомно-силовой микроскопии (АСМ) в офтальмологии. Кратко представлены история развития АСМ, принципы и режимы работы метода, его преимущества, недостатки, сравнение данного метода с другими видами микроскопии. В работе изложены возможности АСМ в визуализации различных структур глаза. Значительная часть обзора посвящена изучению сетчатки, вызывающей у исследователей наибольший интерес. В частности, рассмотрены возможности АСМ в визуализации на субмикронном уровне различных структур сетчатки, таких как внутренняя пограничная мембрана, мембрана Бруха, глиальные клетки Мюллера, пигментный эпителий сетчатки в норме и при различной патологии (возрастная макулярная дегенерация, сахарных диабет). Кроме того, проанализированы работы, результаты которых позволили судить о механических свойствах перечисленных выше структур сетчатки. АСМ-исследование зрительного пигмента родопсина позволило определить его димерное строение. Доказано, что устойчивость молекулы родопсина определяется степенью прочности связанных друг с другом отдельных ее сегментов. Атомно-силовая микроскопия является высокоточным методом, позволяющим решать многие фундаментальные и практические задачи, в том числе в офтальмологии.