Ex Vivo ve In Vivo Görüntüleme için Emici Moleküller Kullanarak Geçici Optik Temizleme

Bu araştırma, hem ex vivo dokularda hem de canlı hayvanlarda biyomedikal görüntülemeyi geliştirmek için emici moleküller kullanarak doku temizlemeyi invazif olmayan bir strateji olarak değerlendirmeyi ve uygulamayı amaçlamaktadır. Gıda boyası tartrazinin hem dokularda hem de canlı hayvanlarda hızlı ve geri dönüşümlü optik temizleme elde etmek için kullanılabileceğini, görüntüleme derinliğini ve netliğini önemli ölçüde artırabileceğini gösterdik. Protokolümüz, molekülleri gözlemleyerek geçici optik temizlemenin tekrarlanabilirliğindeki kritik bir boşluğu giderir ve özellik görünürlüğünü artırmak için gelişmiş hesaplamalı görselleştirme tekniklerini içerir.

Çalışmamız, emici moleküllerle doku temizleme için ayrıntılı bir protokol sağlayarak, daha geniş biyoloji ve biyomedikal görüntüleme araştırma topluluğunun bu yöntemleri kendi çalışmalarında uygulamalarına yardımcı olur. Laboratuvarımız, ışık ve doku arasındaki fiziksel etkileşimi keşfederek, mevcut malzeme yelpazesini genişleterek ve optimize edilmiş optik görüntüleme platformları geliştirerek bu teknolojiyi ilerletmektedir. Başlamak için, istenen çözelti hacmini hazırlamak için gerekli tartrazin boya tozu kütlesini hesaplayın.

Hesaplanan boya tozu miktarını temiz bir cam şişeye aktarın. Hassasiyeti korumak için hacimsel bir pipet kullanarak şişeye gerekli miktarda deiyonize su ekleyin. Boya oda sıcaklığında tamamen çözülmezse, cam şişeyi önceden 40 santigrat dereceye ısıtılmış bir laboratuvar fırınına 10 dakika veya tamamen eriyene kadar yerleştirin.

Daha sonra tamamen çözünmeyi sağlamak için boya çözeltisini 30 saniye ila bir dakika arasında vorteksleyin. Ex vivo doku için bir tavuk göğsü dokusunu kolajen liflerine paralel yönde istenilen kalınlıkta dilimleyin ve dilimlenen dokuyu su ile nazikçe temizleyin. Kalınlığı ölçmek için dokuyu iki temiz mikroskop lamı arasına yerleştirin.

Slaytları hafifçe birbirine bastırın ve dokunun merkezindeki mesafeyi ölçmek için sürmeli bir kalibre kullanın. Ardından, dokuyu hazırlanan boya çözeltisine batırın. Ve kabı bir yörünge çalkalayıcıya yerleştirin ve 10 dakika boyunca dakikada 100 devirde çalkalayın.

Temiz forseps kullanarak dokuyu boya çözeltisinden çıkarın. Numuneyi iki şeffaf cam slayt arasına yerleştirin ve uygun çözünürlük ve büyütmeye ayarlanmış dijital veya bilimsel bir kamera kullanarak görüntüler yakalayın. Dış ışık girişimini en aza indirmek için görüntüleme işlemini kontrollü bir ışık ortamında gerçekleştirin.

Optik iletimi ölçmek için hazırlanan numuneyi UV-görünür yakın kızılötesi spektrometreye yerleştirin. Ölçüm tutarlılığını korumak için sistemin uygun şekilde tabanlandığından ve ışık huzmesinin boya çözeltisiyle işlemden önce ve sonra aynı doku bölgesinden geçtiğinden emin olun. Prosedür için, anestezi uygulanmış hayvanı 37 santigrat derecede temperlenmiş bir ısıtma yastığına yerleştirin.

Küçük hayvan makası kullanarak kürkü istenen görüntüleme alanından kesin. Kalan tüyleri almak için tüy dökücü kremi kesilen bölgeye 60 saniyeden daha kısa bir süre uygulayın ve kremi hemen çıkarın. Tahrişi önlemek için cildi alkollü mendil kullanarak temizleyin.

Görüntüleme kurulumunu hazırlamak için, hipotermiyi önlemek amacıyla hayvanın altına 37 santigrat dereceye ayarlanmış bir ısıtma yastığı yerleştirin. Yüksek kaliteli görüntüler yakalamak için ışık kaynağını ve kamerayı hizalayın. Uygulama için% 0.3 ila% 0.4 agaroz jel ile karıştırılmış 0.65 molar tartrazin çözeltisi kullanın.

Bir damlalık kullanarak, deneye bağlı olarak hazırlanan solüsyonu cilde göbek veya baş üzerine uygulayın. Emilmeye başlaması için çözeltinin birkaç saniye beklemesine izin verin. Şimdi, solüsyonu eşit şekilde dağıtmak ve dermal emilimi artırmak için uygulama alanını pamuklu çubukla hafifçe fırçalayın.

Ardından bölgeye temiz bir pamuklu çubukla hafifçe masaj yapın ve gerektiği kadar daha fazla solüsyon uygulayın. Başarılı boya nüfuzunu ve optik temizlemenin başladığını gösteren, yavaş yavaş tekdüze bir renge dönüşecek olan turuncu kırmızı noktaların görünümünü gözlemleyin. Cilt şeffaflaşana ve iç organlar görünene kadar bölgeye masaj yapmaya devam edin, bu genellikle küçük bir alan için yaklaşık üç ila beş dakika sürer.

Yüzey parlaklığını azaltmak ve yansımayı en aza indirmek için cildin üzerine nazikçe bir cam slayt veya lamel yerleştirin. Suyla nemlendirilmiş pamuklu çubuk veya yumuşak bir bez kullanarak boya solüsyonunu ciltten nazikçe temizleyin. Optik temizleme etkisi tersine dönecek ve cilt yavaş yavaş orijinal opak görünümüne dönecektir.

Gaz anestezisini kapattıktan sonra hayvanın bilincinin yerine gelmesine izin verin. Hayvan tamamen uyandığında ve hareket ettiğinde, onu ev kafesine geri koyun. Tedavi edilmeyen ex vivo tavuk göğsü dokusunda, altta yatan paternler görünmüyordu ve spektrometre verileri, artan doku kalınlığı ile azalan düşük iletim değerleri gösterdi.

0.65 molar tartrazin solüsyonu ile tedaviyi takiben, dokular gözle görülür şekilde şeffaf hale geldi ve alttaki ızgara ve logo desenleri net bir şekilde ortaya çıktı. Görünür spektrumdaki tüm kalınlıklarda iletim değerlerinde önemli artışlar da gözlendi. Canlı farelerde, 0.65 molar tartrazin çözeltisinin uygulanması, tedaviden birkaç dakika sonra iç organların deri yoluyla görüntülenmesini sağladı ve karın bölgelerinde gözle görülür şekilde artan şeffaflık gösterdi.

Kafa derisinin optik olarak temizlenmesi, derinin cerrahi olarak çıkarılmasına gerek kalmadan serebral kan damarlarının görselleştirilmesine olanak tanıdı ve bu da tekniğin beyin görüntülemedeki etkinliğini ortaya koydu. Temizleme etkisi tamamen tersine çevrilebilirdi. Dokuyu suyla durulamak, opaklığı geri kazandırdı ve normal cilt görünümü saatler içinde geri döndü ve birkaç gün içinde saçların yeniden büyümesi gözlemlendi.