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组织光透明成像：为探索新发现及疾病3D诊断打开大门
俄罗斯萨拉托夫车尔尼雪夫斯基国立大学和中国华中科技大学研究人员组成的俄中科研团队在组织光透明成像领域有着长期合作，鉴于他们在组织光透明理论、方法及应用方面的成就与影响力，应邀为《科学》杂志合作期刊BMEF撰写该组织光透明成像的展望及评述。科研人员称，组织光透明成像为获取组织、器官甚至全身层面获取细胞水平的3D结构图像提供了新的手段，不仅能以全新的空间视角揭示生物体内的工作机制，为探索新发现打开大门，同时有望应用于肿瘤等疾病的3D诊断。近十年来，组织光透明技术迅速发展，并被广泛应用于神经科学、发育生物学、肿瘤及多种疾病研究等诸多领域，并取得突破性的进展这项研究的俄方负责人、萨拉托夫国立大学科学医学中心主任、俄罗斯科学院通讯院士瓦列里·图钦表示，大量实验实例表明，组织光透明从根本上解决了组织对光散射强的难题，离体组织器官的透明化能获得整体组织器官高分辨图像，活体的透明技术让我们能在无需开窗的情况探测皮下或皮层细胞、血管结构与功能，极大地扩展了各种光学成像技术在医学研究的广泛应用。图钦介绍称：“为了解释我们的方法如何运作，可以举一个简单的例子。如果我们拿一张散射光较强、无法看到图片或文字的白纸，在上面滴上甘油或任何油类，相应区域就会变得足够透明，我们就能透过它看到下面的文字。从物理学角度讲，这意味着纸张的结构在光学上变得更加均匀，减少光的散射，从而可以形成更清晰的图像。”©俄罗斯萨拉托夫车尔尼雪夫斯基国立大学 反射光谱法在皮肤组织光透明中的应用
反射光谱法在皮肤组织光透明中的应用©俄罗斯萨拉托夫车尔尼雪夫斯基国立大学图钦教授表示，这一技术已经在基础生物学领域的研究中得到广泛应用，一些公司已经开始生产特殊光学系统和带有特定蛋白质荧光标记的增亮剂，从而可以获得小动物单个器官内部结构的高对比度图像。目前有提议将这种方法用于医学诊断和治疗各种疾病。图钦说：“俄罗斯科学家对这一研究所作的贡献，首先创导组织光透明理论，并将该方法推进到了光谱的紫外线和太赫兹区域，大大扩展了其疾病检测和治疗的能力；中国科学家团队则进一步发展组织光透明理论、方法与应用，这包括从离体组织器官的光透明成像到活体皮肤、颅骨的透明成像及应用。”根据辐射波长和所使用的光学成像或光谱学方法，成像深度可提高数倍。萨拉托夫国立大学科研小组和华中科技大学BrittonChance生物医学光子学研究中心朱䒟教授小组的研究成果显示，其活体的成像深度提高了数倍，而离体的成像深度则提数十倍。这项工作在俄罗斯“优先-2030”国家计划萨拉托夫车尔尼雪夫斯基国立大学战略科学研究与试验发展（R&D）项目“基于光子学、数学建模、非线性动态方法和靶向给药的个性化医疗技术”框架内开展。目前，科学家团队正在开展俄罗斯科学基金会&中国国家自然科学基金委联合项目（№24-44-00082，№32361133552）的相关工作。
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