Ионные жидкости делают целые органы прозрачными, как стекло, сохраняя при этом сложные детали тканей.

[Учёные нашли способ визуализировать такие деликатные органы, как мозг и сердце, пропуская свет в ткани и обнажая их внутреннее устройство — и всё это без необходимости препарирования. В своём исследовании, опубликованном в журнале Cell, китайские учёные представляют новую методику превращения биологической ткани в прозрачное и стекловидное состояние. Это упрощает визуализацию того, как биологические ткани взаимодействуют друг с другом на микроскопическом уровне с исключительным разрешением.

Чтобы получить прозрачную структуру, исследователи разработали метод, получивший название «объёмный осмотр транс-масштаба биоструктур на основе стекловидной ионной жидкости-растворителя» (VIVIT).

Главными действующими лицами стали ионные жидкости (ИЖ) — соли, которые имеют свойство существовать в жидкой фазе даже при низких температурах. Используя VIVIT, учёные проследили, как многосенсорные нейроны в таламусе мозга соединяются с поступающими сигналами и направляют свои сигналы по всему мозгу, а также получили новые сведения об ингибирующем контроле в коре головного мозга человека.

Понимание сложных биологических систем требует визуализации их замысловатых структур и механизмов крупным планом и в деталях. Такие методы, как оптическая очистка тканей, позволяют учёным получать изображения тканей в трёхмерном состоянии, благодаря чему можно увидеть целые органы без их разрезания.

Однако большинство этих методов используют либо органические растворители, либо водные растворы, чтобы сделать ткани прозрачными. Они справляются с задачей, но имеют свои недостатки. Эти жидкости могут вызывать усадку или набухание тканей, что искажает их естественную форму.

Исследователи, проводившие это исследование, обнаружили, что обработка биологических образцов ИЖ инициирует процесс, называемый витрификацией, при котором ткани превращаются в твёрдую стекловидную структуру без образования разрушительных кристаллов льда при охлаждении.

Этот неразрушающий характер делает VIVIT новаторским методом, поскольку он сохраняет деликатные биологические образцы, позволяя команде визуализировать структуры в разных масштабах — от целых органов до тончайших клеточных соединений.

Биологи часто прибегают к микроскопии высокого разрешения, чтобы лучше рассмотреть структуры внутри биологической ткани. Однако эти микроскопы плохо работают с образцами целых органов и поэтому требуют тонко нарезанных образцов для получения чётких изображений. Этот процесс повреждает тонкую структуру и затрудняет построение точных трёхмерных моделей из нескольких срезов.

VIVIT решает эту проблему, делая образец оптически прозрачным, тем самым обеспечивая практичный способ изучения биологических структур без физического разрезания ткани. Он также сохраняет возможность точного нарезания образцов в замороженном состоянии без повреждений благодаря защитному эффекту витрификации.

Дополнительным преимуществом витрификации является неожиданное усиление сигналов флуоресцентных красителей, яркость которых увеличивается до 38 раз для некоторых красителей, что значительно улучшает визуализацию высокого разрешения.

Команда также разработала TARRS (Trans-scale Acquisition, Reconnection, and Reconstruction System), программный инструмент, который виртуально соединяет нарезанные образцы в трёхмерную структуру с высокой точностью.

Исследователи отмечают, что, хотя VIVIT предлагает практическое решение для транс-масштабных исследований, необходимо прояснить механизмы, с помощью которых ИЖ взаимодействуют с адаптированными тканями, индуцируют аморфные состояния и усиливают флуоресцентные сигналы. Такие сведения могут вдохновить на разработку новых методологий на основе ИЖ для изучения сложных биологических систем.

Больше из раздела Biology and Medical.]

Источник

Ионные жидкости делают целые органы прозрачными, как стекло, сохраняя при этом сложные детали тканей.

Другие новости по теме

Другие новости на сайте