资源说明:光学清洗技术在生物医学成像领域的应用是生物医学成像研究中的一个重要方向,主要关注的问题是组织对光的散射特性。在可见光和近红外波长范围内,大部分组织为低吸收但高散射介质。散射特性决定了光在组织中的穿透深度,同时也限制了基于光的诊断和治疗技术的临床应用。光学清洗剂(Optical Clearing Agents,OCAs)能够可逆地改变组织和血液的光散射特性,它们的发现为生物医学成像带来了新的可能性。
本专题集包含了10篇原创性论文,它们分别从不同的角度探究了光学清洗技术在生物医学成像中的应用及其机制。比如,Valery Tuchin的团队首次利用荧光光谱和不同光学清洗剂相结合的方法,研究了体外大鼠皮肤自体荧光光谱的动态变化。他们不仅观察到自体荧光信号随着组织散射减少而减少的现象,还发现不同清洗剂作用下光谱曲线形状存在差异。Bernard Choi的团队证明了DMSO介导的光学清洗能够增强组织模型中荧光物质的特性,随后通过体内研究证实了DMSO是一种有效的光学清洗剂,可以改善荧光发射量的定量评估。Dan Zhu的团队为了展示光学清洗方法在激光散斑对比成像(LSCI)中的应用,通过监控不同组织模型中的血流,对图像对比度、成像深度和对流速的敏感性进行了定量分析。
然而,光学清洗在生物医学成像中的应用还面临一些挑战。例如,需要阐明光学清洗的机制,并描述出最佳的光学清洗过程,从而最大限度地发挥其在生物医学成像中的潜力。另一个关键挑战是确定能够产生最大(局部)清洗效果的最佳用量,同时不对组织造成严重损害。Kirill V. Larin团队通过使用光学相干断层扫描技术定量评估了不同浓度葡萄糖引起的光学清洗效果,证明了高葡萄糖浓度下光学清洗效果的显著性。
光学清洗剂(Optical Clearing Agents, OCAs)的开发和应用是当前研究的重点。它们能够使组织变得更加透明,从而改善成像效果。OCAs的原理是通过改变组织的折射率,减少光在组织中的散射,使得更多的光能够穿透组织,达到更深层次的成像。这个过程是可逆的,意味着在去除光学清洗剂后,组织的散射特性会恢复到初始状态。
在这些研究中,不同类型的光学清洗剂,如DMSO(二甲基亚砜),被发现可以有效地减少组织对光的散射。DMSO作为光学清洗剂的应用,不仅可以增强组织中荧光物质的表征,还能改善体内荧光发射的定量分析。此外,光学清洗剂也可以提高激光散斑对比成像(LSCI)中的图像对比度、成像深度和对流速的敏感性。这些都为光学清洗在生物医学成像中的应用提供了新的视角和方法。
为了实现光学清洗技术在生物医学成像中的最佳效果,需要对其作用机制有深入的理解,并确立能够最大化光学清洗效果的剂量范围,同时确保对组织不会造成严重的伤害。因此,光学清洗技术在生物医学成像领域的发展还需要跨学科的合作,包括生物学家、医学家和光学工程师的共同努力,以期在未来的生物医学成像技术中发挥更重要的作用。
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