Methodenartikel

Transiënte optische klaring met behulp van absorberende moleculen voor ex vivo en in vivo beeldvorming

6.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/68629

⸱

11 juli 2025

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

In dit artikel

Samenvatting

Optische klaringstechnieken, zoals het absorberen van moleculenoplossingen, verminderen de lichtverstrooiing tijdelijk om de biologische beeldvorming te verbeteren en bieden biocompatibele, omkeerbare in vivo beeldvormingsstrategieën voor diep ingebedde organen. Dit protocol presenteert gedetailleerde experimentele procedures en geavanceerde beeldverwerking om hoogwaardige, dynamische beeldvorming te bereiken voor real-time dynamiek bij levende dieren.

Samenvatting

Dynamische beeldvorming is een fundamenteel hulpmiddel in de biologie en geneeskunde, maar het wordt beperkt door lichtverstrooiing in levende weefsels veroorzaakt door mismatches in de brekingsindex, waardoor de penetratiediepte en resolutie in biologische weefsels worden verminderd. Eerder werk introduceerde een nieuwe benadering om optische transparantie bij levende dieren te bereiken door gebruik te maken van sterk absorberende moleculen. Wanneer deze absorberende moleculen, zoals Tartrazine, een door de FDA goedgekeurde kleurstof die veel in voedingsmiddelen wordt gebruikt, oplossen in water, wijzigen ze de brekingsindex van het waterige medium via Kramers-Kronig-relaties. Deze modulatie maakt het mogelijk om de brekingsindexmismatch tussen afzonderlijke componenten in weefsel met verschillende brekingsindices te verminderen, waardoor verstrooiing wordt beperkt. Dit artikel beschrijft de gedetailleerde methodologie van de weefselopruimingstechniek met behulp van een waterige oplossing op basis van tartrazine, toegepast op zowel ex vivo als in vivo monsters. Deze aanpak maakt levende muizenlichamen omkeerbaar transparant in het zichtbare spectrum, waardoor een duidelijkere en diepere beeldvorming van interne processen en structuren mogelijk is. Vervolgens werd een geavanceerd beeldverwerkingsalgoritme gebruikt om het contrast en de segmentatie van interessante organen te verbeteren. Bovendien wordt een hoge transparantie getoond in ex vivo-monsters , zoals kipfilet, behandeld met een oplossing op basis van tartrazine. Deze methode biedt een veelzijdige en toegankelijke benadering om de beeldvormingsmogelijkheden in verschillende modaliteiten te verbeteren en maakt de weg vrij voor vooruitgang in het begrip van complexe biologische systemen.

Inleiding

Biologische beeldvorming is lange tijd uitgedaagd door de verstrooiing van licht, die interessante structuren verduistert1. Optische ophelderingstechnieken zijn bedoeld om lichtverstrooiing te verminderen en de visuele helderheid te verbeteren, waardoor de visualisatie van voorheen verborgen structuren mogelijk wordt2. De ontwikkeling van deze technieken heeft geleid tot een breed scala aan methoden die zijn ontworpen om de optische beeldvorming van ex vivo biologische weefsels, zelfs hele dieren, te verbeteren zonder fysieke dissectie van de monsters3. De ontwikkeling van vergelijkbare technieken voor in vivo toepassingen was echter een uitdaging. Technieken zoals CLARITY Clear Lipid-exchange Acrylamide-hybridized Rigid Imaging / Immunostaining / in situ-hybridization-compatible Tissue hYdrogel), bieden beeldvorming met hoge resolutie, maar zijn niet omkeerbaar, waardoor ze ongeschikt zijn voor studies met levende dieren4. Constantini et al. hebben een langzamere vooruitgang laten zien in in vivo beeldvorming in vergelijking met ex vivo beeldvormingshelderheid, wat te wijten is aan de complexiteit van het handhaven van de levensvatbaarheid van weefsel, terwijl toxische niveaus van agentia die nodig zijn voor weefseltransparantieworden vermeden 5. Genina benadrukt de toekomst van optische weefselopruiming als afhankelijk van niet-invasieve en omkeerbare methoden6. Recente studies hebben de effectiviteit aangetoond van in water oplosbare absorberende kleurstoffen voor in vivo optische klaring. Miller et al. toonden bijvoorbeeld aan dat topische toepassing van Tartrazine de beelddiepte aanzienlijk verbeterde in zowel OCT als fotoakoestische microscopie (PAM) van levende muizenhuid, door verstrooiing te verminderen en de brekingsindex van interstitiële weefselcomponenten te verhogen7. Jia et al. gebruikten een 15% w/w Tartrazine-oplossing om in vivo PAM-beeldvorming van het oor en buikweefsel van muizen te verbeteren, waardoor fijne microvasculaire structuren met subcellulaire resolutie werden onthuld die anders verdoezeld waren8. Zuo et al. demonstreerden verder beeldvorming van de hersenen door intacte hoofdhuid en schedel bij levende muizen met behulp van 0,6 M Tartrazine, waarbij een vier keer hogere signaalintensiteit en een 3,5 keer betere resolutie werd bereikt in vergelijking met onbehandeld weefsel9. In een andere toepassing maakten Narawane et al. diepe transsclerale OCT-beeldvorming in varkensogen mogelijk door Tartrazine toe te passen, waardoor een duidelijke visualisatie van de suprachoroïde ruimte werd bereikt, die voorheen ontoegankelijk was vanwege sterke sclerale verstrooiing10. Hoewel ex vivo weefselopruimingsmethoden zoals CLARITY en iDISCO (Immunolabeling-enabled driedimensionale beeldvorming van met oplosmiddel geklaarde organen) een hoge optische transparantie en subcellulaire resolutie bereiken door verwijdering van lipiden of clearing op basis van oplosmiddelen, zijn ze vaak ongeschikt voor in vivo beeldvorming met levende dieren 4,11,12. Deze beperking heeft invloed op dynamische beeldvorming, die cruciaal is voor biomedische beeldvorming van dynamische processen in levende dieren, zoals ziekteontwikkeling en therapieën.

Het absorberen van moleculen met een hoge oplosbaarheid in water en verschillende vormen van absorptiebanden, zoals Tartrazine, een kleurstof die geschikt is voor levensmiddelen, biedt veelbelovende voordelen voor het bereiken van optische transparantie bij levende dieren13. Door specifiek Tartrazine te introduceren, absorbeert het weefsel selectief ultraviolette en blauwe golflengten vanwege de unieke spectrale eigenschappen van de kleurstof, wat resulteert in een gewijzigd brekingsindexprofiel dat verstrooiing op langere golflengten vermindert. Deze contra-intuïtieve optische weefselopruimingstechniek is geoptimaliseerd voor in vivo beeldvorming, en de Kramers-Kronig-relaties bieden een wetenschappelijke basis voor de waargenomen transparantie bij het gebruik van sterk absorberende moleculen zoals Tartrazine14,15. Voor in vivo beeldvorming wordt Tartrazine gecombineerd met verwarmde agarosedeeltjes en water om een samenhangende oplossing te creëren die beter aan de huid hecht. De in water oplosbare aard van Tartrazine vergemakkelijkt ook het gemakkelijk verwijderen van de op kleurstof gebaseerde oplossing van levende dieren, waardoor de mogelijke effecten van langdurige blootstelling aan kleurstofoplossingen worden verminderd. Bovendien is de methode aangepast voor verschillende biomedische toepassingen om de beeldvormingsdiepte, resolutie en gevoeligheid te verbeteren, waaronder optische coherentietomografie 7,16 en fotoakoestische beeldvorming 7,9, wat het potentieel ervan voor de bredere biomedische beeldvormingsgemeenschap aantoont.

Met de groeiende belangstelling voor de toepassing van absorberende moleculen in biomedische beeldvorming17,18, presenteert het protocol een gedetailleerde procedure voor het gebruik van voedselkleurstof voor ex vivo en in vivo toepassingen, samen met beeldverwerking en omkeerbare in vivo beeldvorming. Dit protocol wordt toegepast op kippenborstweefsel om ex vivo transparantie aan te tonen en wordt vervolgens aangepast voor in vivo hoofd- en buikbeeldvorming van muizen, waarbij reversibiliteit wordt aangetoond. Een oplossing die in vivo op de huid van muizen wordt aangebracht, zorgt voor tijdelijke, omkeerbare transparantie zonder de huid of weefselintegriteit te schaden. Deze techniek kan worden geïntegreerd met een beeldverwerkingspijplijn, inclusief ruisonderdrukking, om een geoptimaliseerd beeldvormingsprotocol te creëren voor in vivo optische beeldvorming van inwendige organen. Wanneer deze technieken worden gecombineerd, maken ze betere niet-invasieve, longitudinale beeldvorming mogelijk voor real-time observaties van biologische processen. Het gebruik van veiligere middelen die reversibiliteit aantonen, overwint eerdere beperkingen en biedt een geschiktere methode voor dynamische biologische beeldvorming.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Alle uitgevoerde dierproeven werden goedgekeurd door de Universiteit van Texas in Dallas' Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) in overeenstemming met de NIH-gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren. De gebruikte reagentia en de gebruikte apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel. Beeldverwerkingscode is beschikbaar op Github: https://github.com/ou-group-utd/JoVE-2025-Image-Processing

1. Bereiding van de tartrazine-oplossing

  1. Voor ex vivo monsters
    1. Om kleurstofoplossingen te bereiden, berekent u de vereiste massa kleurstofpoeder (Tartrazine) om het gewenste volume van de oplossing te bereiden. Gebruik de formule:
      Massa (g) = Molariteit (M) × molecuulgewicht (g/mol) × volume (L)
      OPMERKING: Om de werkelijke molariteit te kalibreren, meet u de absorptie van bereide oplossingen met behulp van een UV-VIS-spectrometer en past u de wet van Beer-Lambert19 toe.
      LET OP: Gebruik een analytische balans om de precieze hoeveelheid poeder af te wegen. Draag geschikte PBM's (persoonlijke beschermingsmiddelen), waaronder een laboratoriumjas, handschoenen en veiligheidsbril, wanneer u met verfpoeders werkt. Vermijd inademing of huidcontact.
    2. Breng het kleurstofpoeder over in een schone glazen injectieflacon en voeg het vereiste volume gedeïoniseerd (DI) water toe met behulp van een volumetrische pipet om volumetrische precisie te garanderen.
    3. Als het poeder bij kamertemperatuur niet volledig oplost, plaats de glazen injectieflacon dan in een laboratoriumoven of oven die is voorverwarmd tot 40 °C en verwarm gedurende 10 minuten of totdat het poeder volledig is opgelost (figuur 1A).
      OPMERKING: Oplossingen met een lage molariteit zijn volledig oplosbaar bij kamertemperatuur en blijven in vloeibare vorm, terwijl oplossingen met een hoge concentratie (>0.37 M) moeten worden verwarmd.
      LET OP: Bij overmatige verhitting verdampt het water en verandert de werkelijke concentratie van de oplossing.
    4. Roer de vortexmixer 30 s tot 1 minuut om volledige oplossing te garanderen.
    5. Om een oplossing van 0,65 M te bereiden, lost u 427,5 mg Tartrazinepoeder op in 1 ml gedemineraliseerd water19. Zie tabel 1 voor andere concentraties.
      OPMERKING: Gooi ongebruikte verfoplossingen en verontreinigde materialen weg volgens de standaard procedures voor de verwijdering van chemisch afval.
  2. Voor in vivo monsters
    1. Bereken de vereiste massa van agarosemicrodeeltjes en tartrazine met een lage smelttemperatuur om een concentratie van 0,65 M te bereiden met 0,4% (4 mg/ml) agarose-hydrogeloplossing.
      OPMERKING: Volg de standaard veiligheidsmaatregelen zoals beschreven in stap 1.1.1 bij het hanteren van alle reagentia.
    2. Breng de gewogen poeders over in een schone glazen injectieflacon. Voeg DI-water toe met behulp van een volumetrische pipet.
    3. Plaats de injectieflacon ongeveer 10-15 minuten in een laboratoriumoven of oven, voorverwarmd tot 75 °C, of totdat de agarosedeeltjes volledig zijn opgelost.
    4. Meng af en toe met behulp van een vortexmixer tijdens het verwarmingsproces voor een gelijkmatige oplossing.
    5. Laat de oplossing voor gebruik afkoelen tot kamertemperatuur. Als het stolt tot gelvorm, gebruik dan de vortexmixer gedurende 30 s om het opnieuw vloeibaar te maken.
    6. Om een hydrogeloplossing van 0,65 M te bereiden, lost u 427,5 mg Tartrazinepoeder en 4 mg agarose op in 1 ml DI-water. Voor het bereiden van oplossingen met andere concentraties dient de agaroseconcentratie op 0,4% (4 mg/ml) te worden gehouden en dient u tabel 1 te raadplegen voor de overeenkomstige tartrazinemassa17.

2. Optische klaring van ex vivo weefsels

  1. Voorbereiding van het monster
    1. Om ex vivo weefsel te bereiden, snijdt u kippenborstweefsel tot de gewenste dikte, parallel aan de collageenvezels.
    2. Reinig de gesneden tissue voorzichtig met water.
    3. Meet de dikte door het weefsel tussen twee schone microscoopglaasjes te plaatsen. Druk de objectglaasjes voorzichtig tegen elkaar en gebruik een noniusschuifmaat om de afstand tussen de objectglaasjes in het midden van het weefsel te meten.
    4. Week de tissue in de verfoplossing.
      LET OP: Zorg ervoor dat het volume van de oplossing groter is dan het monstervolume en dat het weefsel volledig is ondergedompeld.
    5. Plaats de container op een orbitale schudder en schud gedurende 10 minuten met 100 omwentelingen per minuut.
    6. Laat het weefsel 60 minuten in de oplossing blijven bij kamertemperatuur voor lage concentraties ≤0,4 M en bij 40 °C voor hogere concentraties >0,4 M.
  2. Beeldvorming
    1. Verwijder het weefsel uit de verfoplossing met een schone tang.
    2. Plaats het monster tussen twee transparante glazen dia's en leg de beelden vast met een digitale of wetenschappelijke camera met de juiste resolutie- en vergrotingsinstellingen.
    3. Voer het beeldvormingsproces uit in een gecontroleerde lichtomgeving om externe lichtinterferentie te minimaliseren.
    4. Herhaal het beeldvormingsproces voor weefselmonsters met verschillende diktes en concentraties kleurstofoplossing (Figuur 2B).
      NOTITIE: Gebruik een LED-lichtbron voor achtergrondverlichting. Het werkt echter ook op exact dezelfde manier voor een lichtbron met bovenverlichting.
  3. Metingen van optische transmissie
    1. Om de optische transmissie te meten, klemt u het kippenweefsel tussen twee transparante glasplaatjes en meet u de transmissie met behulp van een UV-Visible-NIR-spectrometer (Figuur 2C).
    2. Zorg ervoor dat het systeem goed is onderlegd en dat de lichtstraal door hetzelfde gebied van het weefsel gaat voor en na de behandeling met kleurstofoplossingen om de consistentie te behouden.
      OPMERKING: Neem de transmissiespectra op over een golflengtebereik van 400 nm tot 2000 nm, met behulp van een gemiddelde scansnelheid en een gegevensinterval van 1.0 nm. De volledige spectrale scan duurt ongeveer 5 minuten per monster.

3. Optische transparantie bij levende dieren

  1. Voorbereiding van dieren
    1. Meet vóór het experiment het gewicht van het dier en noteer het algemene activiteitsniveau om een fysiologische basislijn vast te stellen.
    2. Gebruik een verwarmingskussen met een temperatuur ingesteld op 37 °C om de lichaamstemperatuur van het dier tijdens het experiment op peil te houden.
      LET OP: Houd het dier continu in de gaten om oververhitting te voorkomen.
    3. Anesthesie toedienen (volgens institutioneel goedgekeurde protocollen) voor optische beeldvorming van levende dieren op basis van beeldvormingsplaatsen. Gebruik voor beeldvorming van de buik inhalatie-anesthetica voor snel herstel en injecteerbare anesthesie voor beeldvorming van de hersenen.
    4. Induceer voor inhalatie-anesthesie met isofluraan van 1,5%-3% en een stroomsnelheid van 0,8 l/min gedurende ongeveer 5 minuten vóór het beeldvormingsexperiment en houd dit gedurende het hele experiment op 1%-2%.
      LET OP: Bewaak continu het ademhalingspatroon en de diepte van het dier. Gebruik een goed geventileerde ruimte om de blootstelling van personeel aan verdoving tot een minimum te beperken.
    5. Maak voor injecteerbare anesthesie een cocktail met ketamine HCL (16 mg/ml) en dexmedetomidine HCL 0,2 mg/ml. Dosering volgens het gewicht van het dier en goedgekeurde institutionele protocollen.
    6. Trim de vacht met behulp van een tondeuse voor kleine dieren uit het gewenste beeldgebied.
    7. Breng ontharingscrème aan op de getrimde huid gedurende minder dan 60 s om achtergebleven haar te verwijderen. Verwijder de crème onmiddellijk en reinig de huid met alcoholdoekjes om huidirritatie te voorkomen.
    8. Gebruik Atipamezol als omkeringsmiddel voor injecteerbare anesthesie na het experiment. Houd het dier tijdens het herstel in de gaten en zorg ervoor dat het terugkeert naar zijn normale ademhaling en mobiliteit voordat het terugkeert naar zijn thuiskooi.
  2. Procedure voor het transparant maken van weefsel
    1. Bereid de beeldvormingsopstelling voor door een verwarmingskussen op 37 °C onder het dier te plaatsen om onderkoeling te voorkomen. Lijn de lichtbron en de camera uit om de beelden vast te leggen.
    2. Gebruik een 0,65 M Tartrazine hydrogeloplossing gemengd met 0,3%-0,4% agarose gel voor het aanbrengen (stap 1.2).
    3. Breng de oplossing met een druppelaar aan op de huid (buik of hoofd, afhankelijk van de aard van het experiment) en laat deze een paar seconden intrekken om de absorptie op gang te brengen (Figuur 3A).
    4. Schrob het gebied voorzichtig met een wattenstaafje voor een gelijkmatige verdeling van de kleurstofoplossing en vergemakkelijk de opname door de huid.
    5. Masseer het gebied zachtjes met een schoon wattenstaafje en breng meer oplossing aan totdat de huid transparant begint te worden en inwendige organen zichtbaar zijn. Tijdens de absorptie zal de huid eerst oranjerode stippen vertonen, die geleidelijk overgaan in een uniforme kleur. Deze kleurverandering is een belangrijke visuele indicator van voldoende penetratie van de kleurstof en het begin van optische klaring.
      LET OP: Zorg ervoor dat de oplossing niet kristalliseert over het toepassingsgebied - kristallisatie kan de huidpassages blokkeren, waardoor de absorptie van de kleurstofmoleculen in de huid wordt belemmerd, wat zeer cruciaal is om transparantie te bereiken. Voldoende opname van kleurstofmoleculen verandert de huidskleur in oranjerood.
    6. Blijf het gebied zachtjes masseren totdat de huid transparant begint te worden en inwendige organen zichtbaar worden. Dit proces duurt meestal ongeveer 3-5 minuten masseren voor een klein gebied, maar de duur kan variëren afhankelijk van de grootte van het dier en de huiddikte.
    7. Maak foto's met de uitgelijnde camera. Pas de scherpstelling, belichting en witbalans aan om de beeldkwaliteit te optimaliseren.
    8. Plaats voorzichtig een glazen objectglaasje of dekglaasje op de huid om glans te minimaliseren en reflectie te verminderen voor afbeeldingen van betere kwaliteit.
      LET OP: Behandel alle chemische oplossingen met de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (laboratoriumjas, handschoenen en oogbescherming) en gooi gebruikte materialen weg in overeenstemming met de protocollen voor de verwijdering van chemisch afval van de instelling.

4. Zichtbaarheid van organen vergroten met beeldverwerking

  1. Stappen voor beeldverwerking
    1. Python met OpenCV wordt gebruikt voor de beeldverwerking. Importeer OpenCV, numpy, matplotlib en PyWavelets.
    2. Laad en normaliseer de originele afbeelding. Laad de oorspronkelijke .tif afbeelding met hoge bitdiepte. Als een pixelwaarde groter is dan 255, normaliseert u alle pixels naar het bereik [0, 255].
    3. Snijd de regio van belang (ROI) bij. Roep de ROI-selector van OpenCV op om een begrenzingsvak rond het orgelgebied te tekenen. Ga alleen verder met de bijgesneden versie voor alle volgende stappen.
      OPMERKING: Zorg ervoor dat het begrenzingsvak het doelgebied goed omsluit zonder relevante structuren af te snijden.
    4. Opgesplitst in LAB-kanalen. Converteer de bijgesneden kleurenafbeelding naar de LAB-kleurruimte en splits deze op in de kanalen L (lichtheid), A en B.
      OPMERKING: Afbeeldingen worden in kleur verwerkt, dus de labkleurruimte werd gebruikt met beeldverwerkingstechnieken die alleen werden toegepast op het L-kanaal, waar de pixelintensiteiten zich bevinden.
    5. Analyseer de verdeling van de pixelintensiteit. Zet een histogram van het L-kanaal uit om het contrast en de intensiteitsspreiding te beoordelen.
      OPMERKING: Gebruik het histogram om te controleren of contrastverbetering nodig is en om de parameterselectie voor contrastverbetering te begeleiden. U wilt dat uw histogram wordt verspreid over [0, 255].
    6. Pas CLAHE (Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization) toe voor lokale contrastverbetering. Maak een CLAHE-object met clipLimit = 5.0 en tileGridSize = (16,16). Voer CLAHE uit op het L-kanaal en voeg het CLAHE-verbeterde L-kanaal samen met de originele A- en B-kanalen. Converteer CLAHE van LAB naar RGB voor visualisatie indien nodig.
      OPMERKING: Als het histogram overversterkte ruis (pieken) vertoont, past u 'clipLimit' of 'tileGridSize' aan en past u deze opnieuw toe om een evenwichtig lokaal contrast te bereiken.
    7. Verwijder ruis in het beeld met verbeterde contrast. Voer een discrete wavelet-decompositie met 2 niveaus uit op het genormaliseerde CLAHE L-kanaal (geschaald [0, 1]) met een zachte drempel van 0,1. Reconstrueer het ruisvrije L-kanaal, schaal terug naar [0, 255] en voeg het ruisvrije L-kanaal samen met de oorspronkelijke A- en B-kanalen. Geef de oorspronkelijke bijgesneden kleurenafbeelding weer in vergelijking met het resultaat zonder ruis in wavelets.
      OPMERKING: Wavelet-ruisonderdrukking vermindert kleine fluctuaties die in uniforme gebieden verkeerd kunnen worden geïnterpreteerd als voorgrond.
    8. Segmenteer belangenorganen via Otsu's Adaptive Thresholding. Bereken de drempel van Otsu op het L-kanaal zonder ruis. Trek een afwijking van 15 af van de drempel om orgaangebieden met een lage intensiteit op te nemen.
      1. Pas een binaire drempel toe met de biaswaarde om een masker van de orgaanpixels te verkrijgen. Voeg het masker samen met de originele A- en B-kanalen en converteer het naar RGB voor weergave.
        OPMERKING: De biasaanpassing dwingt tot opname van orgaangebieden onder bloedvaten. Stem de bias indien nodig opnieuw af voor een andere dataset.
    9. Ga naar wens over tot analyse.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Demonstratie van optische transparantie in ex vivo kippenborstweefsel
Om de voortplanting van licht door ex vivo weefsel te onderzoeken, gebruikten we gesneden stukjes rauwe kipfilet zonder been met een dikte van 1,5 mm, 2,5 mm en 3,5 mm (Figuur 2B). De weefsels werden evenwijdig aan de collageenvezels gesneden, wat zorgt voor een consistente oriëntatie v...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Dit werk presenteert een uitgebreide en reproduceerbare protocolmethode om optische transparantie in biologische weefsels te bereiken met behulp van absorberende moleculen, met name door de FDA goedgekeurde voedselkleurstof Tartrazine (goedgekeurd voor gebruik in voedingsproducten, niet in medische toepassingen). Deze methode minimaliseert effectief de intrinsieke verstrooiing in het weefsel door de brekingsindex in de micro-omgeving van het weefsel te veranderen, wat de optische transpa...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Alle auteurs verklaren geen belangenconflict.

Dankbetuigingen

ZO erkent de steun van de Universiteit van Texas in Dallas.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Analytical BalanceHZKFA220S
Animal anesthesia MachineRWD life science coTAIJI-IEInhalatieanesthesie
Atipamezole HCL injectie 5 mg/mLCovertus82124Injecteerbare anesthesie
CMOS cameraThor labsCS165CU/M, Zelux
Dexmedetomidine HCL injectie 5 mg/10 mLCovertus72960Injecteerbare anesthesie
Fiber Light IlluminatorRWD life science co76301Lichtbron voor topverlichting
GlijmiddelschuivenCravitySci0303-2122Microscoopdia's van superkwaliteit
Homeotherme dekenRWD life science co69027Diertemperatuurregelaar
BeeldverwerkingOpenCVPythonSoftware
Insulien spuit 0,5 mL 29 GComfort point26028Injecteerbare anesthesie
IsofluraanCovertusSKU 029405Inhalatieanesthesie
Ketamine HCL injectie 100 mg/mLDechra20042240Injecteerbare anesthesie
LED lichtbronGGE corpTLB-01Lichtbron voor topverlichting
LensThor labsMVL4WA3,5 mm brandpuntsafstand en f/1.4 diafragma
NairChurch & DwightL 1224Haarverwijderingscrème
PBS ph 7.4 (1x)Gibco2902869Injecteerbare anesthesie
Q-TipPuritan medical products company806-wc ziekenhuis
SeaPlaque AgaroseLonza50101Chemisch
TartrazineMilliporeSigmaCAS-nummer: 1934-21-0Chemisch
TransferpipetFisherbrand13-711-9AMMD
UV-VIS-NIR spectrofotometerShimadzuSolidSpec-3700iInstrument
FlesjesQorpak242633
Volumetrische pipettenEppendorf research plus3123000063100-1000µL
WaterzuiveringssysteemAvidity scienceSOLO SInstrument

Referenties

  1. Yun, S. H., Kwok, S. J. J. Light in diagnosis, therapy and surgery. Nat Biomed Eng. 1 (1), 0008(2017).
  2. Tuchin, V. V. Optical clearing of tissues and blood. , SPIE Publications. (2005).
  3. Ertürk, A. Deep 3D histology powered by tissue clearing, omics and AI. Nat Methods. 21 (7), 1153-1165 (2024).
  4. Chung, K., et al. Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature. 497 (7449), 332-337 (2013).
  5. Costantini, I., Cicchi, R., Silvestri, L., Vanzi, F., Pavone, F. S. In vivo and ex vivo optical clearing methods for biological tissues: Review. Biomed Opt Express. 10 (10), 5251-5267 (2019).
  6. Genina, E. A. Tissue optical clearing: State of the art and prospects. Diagnostics. 12 (7), 1534(2022).
  7. Miller, D. A., et al. Enhanced penetration depth in optical coherence tomography and photoacoustic microscopy in vivo enabled by absorbing dye molecules. Optica. 12 (1), 24-30 (2025).
  8. Jia, C., et al. Tartrazine-enabled optical clearing for in vivo optical resolution photoacoustic microscopy. Biomed Opt Express. 16 (6), 2504-2515 (2025).
  9. Zuo, T., Tao, C., Liu, X. Absorbing molecules as optical clearing agents improve the resolution and sensitivity of photoacoustic microscopy. Opt Lett. 50 (7), 2282-2285 (2025).
  10. Narawane, A., et al. Optical clearing with Tartrazine enables deep transscleral imaging with optical coherence tomography. J Biomed Photonics Eng. 29 (12), 120501(2024).
  11. Ueda, H. R., et al. Tissue clearing and its applications in neuroscience. Nat Rev Neurosci. 21 (2), 61-79 (2020).
  12. Mai, H., et al. Whole-body cellular mapping in mouse using standard IgG antibodies. Nat Biotechnol. 42, 617-627 (2024).
  13. Ou, Z., et al. Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules. Science. 385 (6713), eadm6869(2024).
  14. Sai, T., Saba, M., Dufresne, E. R., Steiner, U., Wilts, B. D. Designing refractive index fluids using the Kramers-Kronig relations. Faraday Discuss. 223, 136-144 (2020).
  15. Yu, T., Zhu, D. Strongly absorbing molecules make tissue transparent: A new insight for understanding tissue optical clearing. Light Sci Appl. 14 (1), 10(2025).
  16. Drexler, W., et al. Optical coherence tomography: Technology and applications. Drexler, W., Fujimoto, J. G. , Springer International Publishing. Cham. 277-318 (2015).
  17. Wang, F., Zhou, C. Transparent mice': Deep-tissue live imaging using food dyes. Commun Biol. 7 (1), 1307(2024).
  18. Yu, H., Liu, J. -B., Ma, Y. -S., Fu, D. Transparent live mice offer more possibilities for biomedical research. Innov Med. 2 (4), 100098(2024).
  19. Shabbir, M. W., Biswas, S., Kajla, R., Nadella, S., Ou, Z. Designing refractive index fluids of food dye for light propagation through scattering media. MRS Commun. , (2025).
  20. Scheele, C. L. G. J., et al. Multiphoton intravital microscopy of rodents. Nat Rev Methods Primers. 2 (1), 89(2022).
  21. Schmidt, E. L., et al. Near-infrared II fluorescence imaging. Nat Rev Methods Primers. 4 (1), 23(2024).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Ex vivo beeldvormingweefselklaringtartrazine kleurstoflichtverstrooiingbrekingsindexbiomedische beeldvormingoptische transmissie

Gerelateerde artikelen