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1914年,德国解剖学家WenerSpalteholz首次发明了一种组织透明化方法,称为Spatleholz[3]。Spatleholz在研究心脏冠状动脉之间的吻合机制过程中,发现用传统解剖方法无法取得任何突破性进展,意识到要有新发现,就必须使用新方法。他通过对肌肉组织的研究发现:组织在经酒精、丁香油或二甲苯等脱水处理后变得透明,且当光在组织表面不反射时即组织的光的折射率(RI)和介质或固定组织的溶液的折射率(RI)相同时组织的透明度最高。
Satleholz通过对不同组织的RI进行研究,发现不同组织具有不同的RI,且RI会随着动物年龄的变化而变化。基于以上研究,Spatleholz发明了一种透明液,即水杨酸甲酯(methylsalicylate)和苯甲酸苄酯(benzylbenzoate,BB)结合冬青油(wintergreenoil)[5]。开启了完整组织透明化研究的大门。但该方法的缺点是在透明化过程中对组织结构破坏很大,损伤组织表面达数厘米[5]。因此,该方法只能应用于体积较大且不需要观察组织外表层的样品组织学研究。
2007年德国马克斯·普朗克精神病学研究所的Hans-UlrichDodt等人提出了一种新的透明化方法,称为BABB[1]。该方法也是使用有机溶剂进行脱水后进行光折射匹配。但将Spatleholz方法中的水杨酸甲酯换成了苯甲醇(BA),由苯甲醛(BA)和苯甲酸苄酯(BB)组成的混合液(BABB)进行透明化,样品荧光蛋白具有一定保护性。且该技术将透明化技术与光片显微镜(Ultramicroscopy)技术结合首次呈现组织三维结构[1],做到了在细胞分辨率层次对固定的小鼠胚胎头部进行光学断层扫描进而在完整的头部中可视化整个神经网络,揭开了完整组织三维微观结构的面纱。
不同透明化方法均有优缺点,实验时应根据实验需求选择具体的透明化方法。
毫无疑问,组织透明化技术革命性地改变了我们研究生物组织的手段,使得我们有能力直接获取完整器官3D高分辨率空间结构信息。目前透明化技术在神经生物学领域的应用得到广泛认可[10],在胚胎生物学、再生生物学、组织3D打印和肿瘤生物学等诸多领域的应用也呈现显著增长趋势。事实上,完整组织透明化技术在临床病理诊断和伴随诊断等方面也有着巨大前景和潜力。相信随着透明化技术研究的不断推进以及3D显微成像技术的迅速发展,该技术将造福于更多学科领域的发展。
参考文献
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