Abstract We employ wide-field second harmonic generation (SHG) microscopy together with nonlinear Stokes polarimetry for quick ultrastructural investigation of large sample areas (700 μm x 700 μm ) in thin histology sections. The Stokes vector components for SHG are obtained from the polarimetric measurements with incident and outgoing linear and circular polarization states. The Stokes components are used to construct the images of polarimetric parameters and deduce the sample maps of achiral and chiral nonlinear susceptibility tensor components ratios and cylindrical axis orientation in fibrillar materials. The imaged histology sections with polarimetric wide-field SHG microscopy provide large area maps of ultrastructural information about the collagenous tissue, which can be used for rapid histology investigations.

Abstract A multicontrast polarimetric wide-field second harmonic generation (SHG) and multiphoton excitation fluorescence (MPF) microscope is optimized for large area imaging of hematoxylin and eosin (H&E) stained and unstained histology slides. The bleaching kinetics of MPF and SHG are examined with various laser intensities at different pulse repetition rates to determine the optimal wide-filed imaging conditions for H&E stained histology slides. Several polarimetric parameters are used to investigate the organization of extracellular matrix collagen in the histology samples.

Abstract Polarimetric second harmonic generation (SHG) microscopy is employed to study partially oriented fibrillar structures. The polarimetric SHG parameters are influenced by three-dimensional (3D) configuration of C 6 symmetry fibrilar structures in the focal volume (voxel) of a microscope. The achiral and chiral susceptibility tensor components ratios (R and C, respectively) are extracted from the linear polarization-in polarization-out (PIPO) measurements. The analytical derivations along with the polarimetric SHG microscopy results obtained from rat tail tendon, rabbit cornea, pig cartilage and meso-tetra (4-sulfonatophenyl) porphine (TPPS 4 ) cylindrical aggregates demonstrate that SHG intensity is affected by parallel/antiparallel arrangements of the fibers, and R and C ratio values change by tilting the fibers out of image plane, as well as by crossing the fibers in 2D and 3D. The polarimetric microscopy results are consistent with the digital microscopy modeling of fibrillar structures. These results facilitate the interpretation of polarimetric SHG microscopy images in terms of 3D organization of fibrilar structures in each voxel of the samples. Statement of Significance Polarimetric second harmonic generation (SHG) microscopy is used to study partially oriented C 6 symmetry chiral fibrillar structures. The linear polarization-in polarization-out (PIPO) SHG imaging is performed on rat tail tendon, rabbit cornea, pig cartilage tissues and meso-tetra (4-sulfonatophenyl) porphine (TPPS 4 ) cylindrical aggregates. The study demonstrates that SHG intensity is affected by parallel/antiparallel arrangements of the fibers, and the achiral and chiral susceptibility component ratio values change by tilting the fibers out of image plane, as well as by crossing the fibers in 2D and 3D. The polarimetric microscopy results are consistent with the digital microscopy modeling of fibrillar structures. These results facilitate the interpretation of polarimetric SHG microscopy images in terms of 3D organization of fibrillar structures in each voxel of the samples.

Abstract Metastatic bone lesions are often osteolytic, which causes advanced-stage cancer sufferers to experience severe pain and an increased risk of developing a pathological fracture. Gallium (Ga) ion possesses antineoplastic and anti-bone resorption properties, suggesting the potential for its local administration to impede the growth of metastatic bone lesions. This study investigated the chemotherapeutic potential, cytotoxicity, and osteogenic effects of a Ga-doped glass polyalkenoate cement (GPC) (C-TA2) compared to its non-gallium (C-TA0) counterpart. Ion release profiles revealed a biphasic pattern characterized by an initial burst followed by a gradually declining release of ions. C-TA2 continued to release Ga steadily throughout the experimentation period (7 d) and exhibited prolonged zinc (Zn) release compared to C-TA0. Interestingly, the Zn release from both GPCs appeared to cause a chemotherapeutic effect against H1092 lung cancer cells in vitro , with the prolonged Zn release from C-TA2 extending this effect. Unfortunately, both GPCs enhanced the viability of HCC2218 breast cancer cells, suggesting that the chemotherapeutic effects of Zn could be tied to cellular differences in preferred Zn concentrations. The utilization of SAOS-2 and MC3T3 cell lines as bone cell models yielded conflicting results, with the substantial decline in MC3T3 viability closely associated with silicon (Si) release, indicating cellular variations in Si toxicity. Despite this ambiguity, both GPCs exhibited harmful effects on the osteogenesis of primary rat osteoblasts, raising concerns about excessive burst Zn release. While Ga/Zn-doped GPCs hold promise for treating metastatic bone lesions caused by lung cancers, further optimization is required to mitigate cytotoxicity on healthy bone.