新型生物组织光学透明技术研究

发布时间：2018-03-05 03:39

本文选题：生物组织光学透明　切入点：组织透明　出处：《深圳大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来随着生物医学迅速发展的进程,生命科学和医学研究从人工痕迹较重的细胞研究过渡到了更具生理含义的组织、器官、胚胎甚至模式动物的研究。为了获得这些组织器官的三维光学成像,传统技术是进行组织切片再分层成像,这使得整个过程费时费力而且其切片过程破坏了器官的完整性和某些细胞亚细胞结构的连续性,易导致获得的细胞病生理信息部分丢失,因而促进了生物组织光学透明技术产生和快速发展。生物组织光学透明技术是一种新颖的将完整的不透明的生物组织经过光学透明处理后实现高透明且完整的样本的技术,可进一步结合光学成像技术实现完整组织器官的荧光/吸收三维立体成像,具有传统切片技术无法替代的性能,是生物医学光子学领域的研究热点。生物组织光学透明技术的这些特点使得它在生物学医学药物开发等领域得到广泛的应用并发挥着越来越重大的作用。本文先综述了组织光学透明技术的概念、原理及具体的实现方法和步骤,介绍了其在生物医学尤其是脑科学领域的研究现状和部分成果,比较了各方法不同参数的优劣,并就未来的挑战和发展应用进行了讨论,之后开展了实验研究,具体内容与结果如下:(1)对国际上现有的组织光学透明技术进行比较研究,结果表明:uDISCO透明技术荧光蛋白信号保存效果较差,SeeDB透明技术对成年小鼠大组织透明度很低,Scale透明技术样本体积膨胀较大,CUBIC透明技术不能和DiI染料相兼容,ScaleS透明技术对成年小鼠大组织样本透明速率较低。同时针对目前SeeDB透明技术透明速率较慢的问题,提出通过添加化学促渗透剂二甲基亚砜的方法提高了SeeDB的透明速率。(2)针对目前现有的组织光学透明技术存在的荧光淬灭问题、破化细胞膜结构(不能和Di I染料相互兼容问题)、透明速率较低问题、组织体积形态变化大等问题,开发出新型的组织透明技术 UbasM透明技术:筛选到了尿素、葡甲胺、蔗糖、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、Triton X-100具有较好清洗功能的试剂,并将其相互搭配发明了UbasM-1溶液:25wt%葡甲胺+25wt%尿素+20wt%1,3-二甲基-2-咪唑啉酮+0.2wt%Triton X-100,UbasM-2溶液:25wt%尿素+40wt%蔗糖+20wt%1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,同时提出一套完整的样本清洗方法流程。(3)对UbasM透明技术的透明速率、透明度、荧光蛋白信号保存度、能否与DiI染色相互兼容(膜结构保护)、组织体积形态变化以及在生物医学研究中的应用进行研究,结果表明:UbasM技术具有对荧光蛋白质信号影响较少、能和DiI染料相互兼容、透明速率较快、样本透明度较高、组织体积形态变化极小,安全性好和操作简单以及成本低廉等多个方面的优势。同时,将该技术应用在阿尔兹海默症和乳腺癌研究等生物医学实际研究中,取得了较好的实验效果。综上所述,与其它的生物组织光学透明技术比较,本研究开发的UbasM透明技术是一种简单、高效、适用性强、应用范围广的新型组织光学透明技术,在生命科学和医学以及药物开发领域中具有广阔的应用前景。
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【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R318

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