光学透明技术减轻了复杂的生物组织样本中的光散射现象,有助于在没有物理切片的情况下对大体积/高厚度组织样本进行光学成像,实现高分辨率、高深度的三维细节结构可视化。光学透明方法根据透明试剂成分的不同分为水基透明试剂和有机透明试剂。根据本文针对介观层次组织样本(mm-cm级),与荧光标记组织样本中目标分子技术相结合,成像目标包含组织样本中荧光蛋白,考虑实际应用的安全、简单、便宜、易操作等因素,选择水基光学透明方法进行介观生物样本的研究,并进行进一步开发。针对高折射率、高渗透性的水基光学透明试剂能使生物组织样本透明效率更快、透明效果更好,本文从光学透明的基本原理出发,基于化学试剂的理化特性,选取多羟基糖及糖醇试剂、小分子试剂、表面去垢剂等建立光学透明试剂库,建立针对目标样本的快速且透明效果更好的光学透明方法。(1)比较不同多羟基糖、糖醇试剂对离体鼠耳的透明效果,研究不同糖类与小分子、去垢剂的配合的光学透明情况。研发适用于活体鼠耳皮肤光学透明的安全性高的水基光学透明试剂。研发出可以在短时间(10分钟)实现鼠耳部微血管及皮肤快速透明;鼠耳的主血管中血液流通顺畅,可实现鼠耳结构、微血管结构、血管中血氧浓度等相关研究,具有优异的应用前景。(2)基于尿素的光学透明试剂在组织样本的光学透明过程中都会由于尿素的水合作用造成样品大幅度膨胀。因生物组织样本的结构复杂性,膨胀和收缩阶段的不均匀变形会增加在样本在透明前后的测量数据之间的配准难度,也被证明会影响样本的细节结构与组织形态。我们通过添加筛选后的多羟基糖类,研发DASMU试剂,实现组织样本光学透明过程中水合作用造成的膨胀与浓度差异造成的收缩相平衡,实现组织样本在整个光学透明过程中,样本膨胀近100%。我们研发可以快速使组织样本透明、组织膨胀比近100%、组织细节结构保存较好、光学透明处理1mm样本12h时,荧光蛋白保存度近75%、1mm DiI标记的脑片透明处理2h后还可观察到DiI标记的神经元即与DiI亲脂性染料相对兼容的水基光学透明方法。(3)在神经科学领域,荧光蛋白(FPs)通常与转基因标记方法一起用于表达靶向神经元,因此FP保存非常重要。从实际观点来看,大多数实验系统是非转基因的,其中用亲脂性荧光染料。因此,需要实现光学透明方法与亲脂性荧光染料的相容性。针对DASMU光学透明试剂无法长期保存荧光蛋白,我们研究可以保存荧光蛋白长达几天的水基光学透明方法。针对添加去垢剂的DASMU试剂确实对亲脂性染料有一定清洗能力,研究含不同去垢剂种类与浓度的光学透明试剂与不同亲脂性荧光染料DiI/CM-DiI标记的神经元兼容情况,研发可以完全保存DiI/CM-DiI标记的神经元结构的水基光学透明方法。我们新型光学透明试剂DASMT可以实现透明处理1d组织样本荧光保存度高达95%,透明处理7d组织样本荧光保存度达到85%;且与DiI/CM-DiI标记的神经元兼容性非常好,基本不会破坏膜结构。综上所述,本文研究适用于介观组织样本的水基光学透明方法。可实现活体鼠耳透明处理,实现鼠耳血管的散斑光学成像,并进行相关研究。研究尿素基光学透明方法,解决尿素造成的组织膨胀,实现组织样本在光学透明过程的膨胀比近100%,且在12h内保存荧光蛋白较好,该透明技术适用于阿尔兹海默症相关医药研发和平滑肌细胞染色实现对生物组织样本结构信息的研究,在生物医药学相关实际研究中,取得了较好的实验成果。研究含不同去垢剂种类及浓度的新型去垢剂与不同亲脂性荧光染料DiI/CM-DiI标记的神经元的兼容性,并研发可在7d保存荧光蛋白近85%的并使组织膨胀比保持在近100%的新型光学透明试剂,该透明技术在生物医学实际研究中,取得了较好的实验效果,并且在生物医学研究领域有广阔的应用前景。