CN102749231A - 骨组织光透明剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种骨组织光透明剂，它包括二甲基亚砜、碳酸氢钠，以及下述物质中的至少两种：聚乙二醇-400、水杨酸甲酯、乙二胺四乙酸、二醋碘苯酸钠、甘油、葡萄糖、十二烷基苯磺酸钠、山梨醇和月桂醇，其中，二甲基亚砜在骨组织光透明剂中的体积百分比为40％-80％，碳酸氢钠在骨组织光透明剂中的质量百分比为1％-2％，余量为其它物质，并且使得骨组织光透明剂的pH值范围为6-11。本发明作用于骨组织之后，能迅速使得组织内部折射率均一化，降低组织内部散射，使得组织变得对光透明，提高成像深度，为获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息提供新的方法。将骨组织光透明剂局部涂抹于硬骨组织或对骨组织进行浸泡，即可让骨组织对光透明。

Description

骨组织光透明剂
技术领域
本发明属于生物医学光学成像技术领域，具体涉及一种骨组织光透明剂，是一种可改变骨组织的光透明度的混和溶液。
背景技术
随着生物医学光子学学科的发展，现代光学成像技术为高分辨获取生物组织分子水平的三维微观结构提供了新的手段。然而，生物组织对可见及近红外光的高散射，限制了光的穿透深度，使得这些技术只能对浅表层组织进行成像，图像对比度随成像深度而显著降低。近年来提出的生物组织光透明技术，通过向生物组织中引入高渗、高折射的化学试剂能够有效增强光在生物组织中的穿透深度。生物组织光透明技术与显微光学成像技术的结合，已能够高分辨地获取诸如皮肤、脑软组织的三维结构信息。(PatentNo.：US 6472216B1)，为神经科学的研究中带来了新的契机。但是，由于软组织与骨组织成分与结构上的差异，这些被证明对等软组织有效的光透明剂却并不能使硬的骨组织透明，从而严重制约了穿颅活体成像皮层光学成像的发展与应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种骨组织光透明剂，它能在短时间内使骨组织变得透明。
为达到以上目的，骨组织光透明剂包括二甲基亚砜、碳酸氢钠，以及下述物质中的至少两种：聚乙二醇-400、水杨酸甲酯、乙二胺四乙酸、二醋碘苯酸钠、甘油、葡萄糖、十二烷基苯磺酸钠、山梨醇和月桂醇，其中，二甲基亚砜在骨组织光透明剂中的体积百分比为40％-80％，碳酸氢钠在骨组织光透明剂中的质量百分比为1％-2％，余量为其它物质，并且使得骨组织光透明剂的pH值范围为6-11。
本发明作用于骨组织之后，能迅速使得组织内部折射率均一化，降低组织内部散射，使得组织变得对光透明，提高成像深度，为获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息提供新的方法。
将骨组织光透明剂局部涂抹于硬骨组织或对骨组织进行浸泡，即可让骨组织对光透明。
附图说明
图1是C57小鼠颅骨在光透明剂处理前(A)、及光透明剂后5分钟(图(B))用CCD所拍摄的图像。
图2是封装的荧光小球荧光图像。其中(A)是对荧光小球的直接成像；(B)封装的荧光小球上加盖颅骨；(C)利用光透明剂对颅骨处理5分钟；(D)为用生理盐水对透明的颅骨处理1分钟后的图像。
图3是未用光透明剂处理(A)及经光透明剂处理后5分钟(B)的鼠脑切片荧光图像。
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
本发明的主要组成成分是二甲基亚砜、碳酸氢钠，以及下述物质中的至少两种：聚乙二醇-400、水杨酸甲酯、乙二胺四乙酸、二醋碘苯酸钠、甘油、十二烷基苯磺酸钠、葡萄糖、山梨醇和月桂醇。
所涉及的生物组织为骨组织，包括颅骨、上肢骨、下肢骨等硬骨组织和其它软组织。
本发明能够在数分钟时间内使骨组织变得透明。使用时，将光透明剂局部涂抹于硬骨组织或对骨组织进行浸泡，即可让骨组织在短时间里迅速对光透明，用光学成像系统能够获得穿透骨组织的光学信号，如图1、图2所示。将脑切片等软组织浸泡在光透明剂中可使得组织变得透明，原来所不能看见的亚细胞结构现在都可以清楚显示，荧光图像对比度明显增强，如图3所示。
实施例1.
将C57小鼠(20周龄)头皮剪开，露出约1cm×1cm见方的颅骨。光透明剂按照表一中例1溶液各成分的比例配置成混合溶液，直接滴加到活体小鼠颅骨上、涂抹均匀(0.5-0.8ml/cm2)。图1给出了活体小鼠颅骨光透明剂处理前后所拍摄的CCD图像。其中图1(A)为正常的C57小鼠裸露颅骨的情况，由于颅骨的混浊特性，我们不可能看到颅内皮层血管；图1(B)为实施滴加光透明剂之后5分钟的情况，此时颅骨变得对光透明，颅骨以下的皮层血管变得清晰可见，一些细小分支在视野内也可分辨。
实施例2.
离体颅骨取自4周龄的SD大鼠，将其覆盖于封装的荧光小球溶液上方，利用荧光显微镜进行观测。光透明剂按照表一中例2溶液各成分的比例配置而成，大鼠颅骨离体浸泡(1.5-2ml/cm2)在光透明剂中，5分钟后覆盖于封装的荧光小球溶液上方成像。用生理盐水冲洗光透明剂作用过的颅骨即可实现光透明效果的逆转，然后在荧光显微镜下成像。图2分别给出无颅骨、有颅骨、对颅骨光透明作用后以及用生理盐水对光透明效果逆转所后观测到的荧光信号。图2(A)给出的是无颅骨所观察到的荧光信号，此时的荧光信息非常强；从图2(B)中可以看出，颅骨几乎完全遮盖了来自荧光小球所发出的荧光，无法获得颅骨以下的荧光信息；图2(C)是利用光透明剂对颅骨处理5分钟后的情况，此时荧光信号得以穿过透明的颅骨而被CCD所探测；图2(D)为用生理盐水对光透明效果逆转之后所观察到结果，此时颅骨变得不再透明，再次遮挡荧光小球所发出的信息。
实施例3.
将GFP标记的转基因小鼠大脑切片切至100μm厚，一组不用光透明剂处理，直接在荧光显微镜下观察；另一组，光透明剂按照表一中例3溶液各成分的比例配置成混合溶液，直接涂抹于鼠脑切片(0.2-0.4ml/cm2)，1分钟后用荧光显微镜观察。图3分别给出的是4倍物镜下光透明剂作用前(图3(A))后(图3(B))鼠脑切片的荧光信号。未经光透明剂处理的鼠脑切片，只能观测到少量的神经胞体；但经光透明剂短时处理后，神经细胞的胞体明显变亮，树突结构现清晰可辨。
表一所示的不同光透明剂配方按照上述例1至例3所示的方法配制使用均可实现这些效果。
表一  实施例光透明剂配方表
Figure BDA0000098895610000041
注：表一中，带*的成分用量为其在骨组织光诱明剂中的质量百分比， 其余成分的用量为其在骨组织光透明剂中的体积百分比。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种骨组织光透明剂，其特征在于，它包括二甲基亚砜、碳酸氢钠，以及下述物质中的至少两种：聚乙二醇-400、水杨酸甲酯、乙二胺四乙酸、二醋碘苯酸钠、甘油、葡萄糖、十二烷基苯磺酸钠、山梨醇和月桂醇，其中，二甲基亚砜在骨组织光透明剂中的体积百分比为40％-80％，碳酸氢钠的质量百分比为1％-2％，余量为其它物质，并且使得骨组织光透明剂的pH值范围为6-11。
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