华中科技大学武汉光电国家研究中心朱䒟教授课题组研发的大尺度光透明颅窗可实现小鼠皮层血管的长期跟踪成像

发布日期:2018-05-31 来源:本站

华中科技大学武汉光电国家研究中心朱䒟教授课题组成功研发一种光透明颅窗。只需要在小鼠颅骨表面涂抹光透明剂,就能让颅骨在数分钟内变得透明,形成一个可观测颅窗。而生理盐水的擦洗及干燥处理可以让其恢复原态,且再次的光透明处理可使视窗重新打开,窗口大小及重复次数可依实验的需求而定。基于光透明颅窗,既让光学成像对比监测左右半脑皮层的血流血氧成为可能,也实现了皮层血管结构与功能的长期跟踪。国际期刊《Theranostics》(IF=8.766)近期作为封底文章报道了该项工作。

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光学成像为高分辨获取皮层血管信息提供重要手段,这对揭示生理或病理条件下脑血管结构及功能变化是至关重要的。但颅骨的高散射特性严重制约了光学成像的成像深度及成像质量。为克服颅骨对光学成像的限制,研究人员不得不通过手术方式将颅骨完全/部分去除、或再在小鼠颅骨上建立玻璃窗,但这些方法都存在诸多不足。近年,组织光透明技术为光学成像在生物医学的应用研究提供了重要手段,但现有研究多局限于离体组织器官,针对活体组织的光透明研究相对较少。

朱䒟教授课题组率先在国际上开展活体组织光透明研究,针对不同的应用需求,研发出不同的光透明颅窗。继今年2Light: Science & Applications上在线报道的一种可实现亚细胞分辨的光透明颅窗之后,本次报道的另一种安全、可靠的光透明颅窗,它具有窗口尺度更大(双侧脑皮层)、重复次数更多(不限次)、跟踪检测时间更长(数月)等特点,且对成年(2-8月龄)小鼠也无需对颅骨打磨,同样的透明处理仍可保证良好的透明效果。该技术与多种光学成像结合能显著提高活体皮层血管光学成像的对比度与成像深度。这种可多次重复,实现长期跟踪的颅窗,有助于理解脑疾病发生发展及干预治疗过程中脑血管结构及功能变化,对揭示脑疾病的发生机制及治疗效果评估具有重要意义。

该研究得到国家自然科学基金委创新研究群体(61721092)、国家自然科学基金(91232710, 31571002)、武汉光电国家研究中心主任基金的资助。朱䒟教授为论文通讯作者,其博士生张超为论文第一作者。


参考文献:

Chao Zhang, Wei Feng, Yanjie Zhao, Tingting Yu, Pengcheng Li, Tonghui Xu, Qingming Luo, Dan Zhu. A large, switchable optical clearing skull window forcerebrovascular imaging. Theranostics 2018; 8(10): 2696 - 2708.

原文链接:

http://www.thno.org/v08p2696.htm