Aclaramiento óptico transitorio mediante moléculas absorbentes para la obtención de imágenes ex vivo e in vivo

Muhammad Waqas Shabbir; David Asante-Asare; Matthew Phillips; Zihao Ou

doi:10.3791/68629

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Artículo de método

Aclaramiento óptico transitorio mediante moléculas absorbentes para la obtención de imágenes ex vivo e in vivo

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DOI:

10.3791/68629

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11 de julio de 2025

Muhammad Waqas Shabbir¹ , David Asante-Asare² , Matthew Phillips¹ , Zihao Ou¹^,²

¹Department of Physics, The University of Texas at Dallas, ²Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Dallas

En este artículo

Resumen

Las técnicas de aclaramiento óptico, como las soluciones de moléculas absorbentes, reducen temporalmente la dispersión de la luz para mejorar la obtención de imágenes biológicas y ofrecen estrategias de imagen in vivo biocompatibles y reversibles para órganos profundamente integrados. Este protocolo presenta procedimientos experimentales detallados, así como procesamiento avanzado de imágenes para lograr imágenes dinámicas de alta calidad para la dinámica en tiempo real en animales vivos.

Resumen

Las imágenes dinámicas son una herramienta fundamental en biología y medicina, pero están limitadas por la dispersión de la luz en los tejidos vivos causada por los desajustes del índice de refracción, lo que reduce la profundidad de penetración y la resolución en los tejidos biológicos. Trabajos anteriores introdujeron un enfoque novedoso para lograr la transparencia óptica en animales vivos mediante la utilización de moléculas fuertemente absorbentes. Cuando estas moléculas absorbentes, como la tartrazina, un colorante aprobado por la FDA que se usa comúnmente en los alimentos, se disuelven en agua, modifican el índice de refracción del medio acuoso a través de las relaciones Kramers-Kronig. Esta modulación permite reducir el desajuste del índice de refracción entre componentes separados en el tejido con índices de refracción distintos, mitigando así la dispersión. Este artículo reporta la metodología detallada de la técnica de limpieza de tejidos utilizando una solución acuosa a base de Tartrazina, aplicada tanto a muestras ex vivo como in vivo . Este enfoque hace que los cuerpos de los ratones vivos sean transparentes en el espectro visible, lo que permite obtener imágenes más claras y profundas de los procesos y estructuras internas. A continuación, se utilizó un algoritmo avanzado de procesamiento de imágenes para mejorar el contraste y la segmentación de los órganos de interés. Además, se muestra una alta transparencia en muestras ex vivo , como la pechuga de pollo, tratada con una solución a base de tartrazina. Este método ofrece un enfoque versátil y accesible para mejorar las capacidades de obtención de imágenes en diversas modalidades y allana el camino para avanzar en la comprensión de sistemas biológicos complejos.

Introducción

La imagen biológica ha sido desafiada durante mucho tiempo por la dispersión de la luz, que oscurece las estructuras^{de interés.} Las técnicas de limpieza óptica tienen como objetivo reducir la dispersión de la luz y mejorar la claridad visual, lo que permite la visualización de estructuras previamente ocultas². El desarrollo de estas técnicas ha dado lugar a una amplia gama de métodos diseñados para mejorar la imagen óptica de tejidos biológicos ex vivo, incluso animales enteros, sin disección física de las muestras³. Sin embargo, el desarrollo de técnicas....