Clairance optique transitoire à l’aide de molécules absorbantes pour l’imagerie ex vivo et in vivo

Cette recherche vise à évaluer et à mettre en œuvre le nettoyage des tissus à l’aide de molécules absorbantes comme stratégie non invasive pour améliorer l’imagerie biomédicale dans les tissus ex vivo et les animaux vivants. Nous avons démontré que le colorant alimentaire tartrazine peut être utilisé pour obtenir une clairance optique rapide et réversible dans les tissus et les animaux vivants, améliorant considérablement la profondeur et la clarté de l’imagerie. Notre protocole comble une lacune critique dans la reproductibilité de la clairance optique transitoire en observant des molécules, et intègre des techniques avancées de visualisation computationnelle pour améliorer la visibilité des caractéristiques.

En fournissant un protocole détaillé pour l’élimination des tissus avec des molécules absorbantes, notre travail aide la communauté de recherche en biologie et en imagerie biomédicale à appliquer ces méthodes dans leurs propres études. Notre laboratoire a fait progresser cette technologie en explorant l’interaction physique entre la lumière et les tissus, en élargissant la gamme de matériaux disponibles et en développant des plateformes d’imagerie optique optimisées. Pour commencer, calculez la masse requise de poudre de colorant tartrazine pour préparer le volume de solution souhaité.

Transférez la quantité calculée de poudre de colorant dans un flacon en verre propre. À l’aide d’une pipette jaugée, ajoutez le volume requis d’eau déminéralisée dans le flacon pour maintenir la précision. Si le colorant ne se dissout pas complètement à température ambiante, placez le flacon en verre dans un four de laboratoire préchauffé à 40 degrés Celsius pendant 10 minutes ou jusqu’à ce qu’il soit complètement dissous.

Ensuite, agitez la solution de colorant pendant 30 secondes à une minute pour assurer une dissolution complète. Pour le tissu ex vivo, coupez un tissu de poitrine de poulet à l’épaisseur souhaitée dans une direction parallèle aux fibres de collagène, et nettoyez doucement le tissu tranché avec de l’eau. Placez le tissu entre deux lames de microscope propres pour mesurer l’épaisseur.

Appuyez doucement sur les lames ensemble et utilisez un calibre vernier pour mesurer la distance au centre du tissu. Ensuite, trempez le tissu dans la solution de colorant préparée. Placez le récipient sur un agitateur orbital et secouez à 100 tours par minute pendant 10 minutes.

Retirez le tissu de la solution de colorant à l’aide d’une pince propre. Placez l’échantillon entre deux lames de verre transparent et capturez des images à l’aide d’un appareil photo numérique ou scientifique réglé à la résolution et au grossissement appropriés. Effectuez le processus d’imagerie dans un environnement à lumière contrôlée afin de minimiser les interférences lumineuses externes.

Pour mesurer la transmission optique, placez l’échantillon préparé dans un spectromètre proche infrarouge UV-visible. Assurez-vous que le système est correctement préparé et que le faisceau lumineux traverse la même région tissulaire avant et après le traitement avec une solution de colorant pour maintenir l’uniformité des mesures. Pour la procédure, placez l’animal anesthésié sur un coussin chauffant tempéré à 37 degrés Celsius.

À l’aide d’une tondeuse pour petits animaux, coupez la fourrure de la zone d’imagerie souhaitée. Appliquez la crème dépilatoire sur la zone coupée pendant moins de 60 secondes pour éliminer tout poil résiduel et retirez immédiatement la crème. Nettoyez la peau à l’aide de lingettes imbibées d’alcool pour éviter les irritations.

Pour préparer la configuration d’imagerie, placez un coussin chauffant réglé à 37 degrés Celsius sous l’animal pour éviter l’hypothermie. Alignez la source lumineuse et l’appareil photo pour capturer des images de haute qualité. Utiliser une solution de tartrazine à 0,65 molaire mélangée à 0,3 % à 0,4 % de gel d’agarose pour l’application.

À l’aide d’un compte-gouttes, appliquez la solution préparée sur la peau, soit sur le ventre, soit sur la tête, selon l’expérience. Laissez la solution reposer pendant quelques secondes pour commencer l’absorption. Maintenant, à l’aide d’un coton-tige, frottez doucement la zone d’application pour répartir uniformément la solution et améliorer l’absorption cutanée.

Massez ensuite doucement la zone avec un coton-tige propre et appliquez plus de solution si nécessaire. Observez l’apparition de points rouges orangés, qui se fondront progressivement en une couleur uniforme, indiquant une pénétration réussie du colorant et le début du nettoyage optique. Continuez à masser la zone jusqu’à ce que la peau devienne transparente et que les organes internes soient visibles, ce qui prend généralement environ trois à cinq minutes pour une petite zone.

Placez délicatement une lame de verre ou un couvercle sur la peau pour réduire la brillance de la surface et minimiser les reflets. Nettoyez délicatement la solution de colorant de la peau à l’aide d’un coton-tige ou d’un chiffon doux imbibé d’eau. L’effet de clarification optique s’inversera et la peau retrouvera progressivement son aspect opaque d’origine.

Après avoir éteint l’anesthésie gazeuse, laissez l’animal reprendre conscience. Une fois que l’animal est complètement éveillé et mobile, retournez-le dans sa cage d’origine. Dans les tissus de poitrine de poulet ex vivo non traités, les motifs sous-jacents n’étaient pas visibles, et les données du spectromètre ont montré de faibles valeurs de transmission qui diminuaient avec l’augmentation de l’épaisseur des tissus.

Après un traitement avec une solution de tartrazine à 0,65 molaire, les tissus sont devenus visiblement transparents et les motifs de grille et de logo sous-jacents sont apparus clairement. Des augmentations substantielles des valeurs de transmission sur toutes les épaisseurs du spectre visible ont également été observées. Chez des souris vivantes, l’application d’une solution de tartrazine à 0,65 molaire a permis de visualiser les organes internes à travers la peau dans les minutes qui ont suivi le traitement, montrant une transparence visiblement accrue dans les régions abdominales.

Le dégagement optique du cuir chevelu a permis de visualiser les vaisseaux sanguins cérébraux sans ablation chirurgicale de la peau, démontrant l’efficacité de la technique pour l’imagerie cérébrale. L’effet de nettoyage a été entièrement réversible. Le rinçage à l’eau des tissus a rétabli l’opacité et l’aspect normal de la peau est revenu en quelques heures, avec une repousse des poils observée sur plusieurs jours.