[發明專利]一種快速染色生物樣本并獲取三維數據的方法

有效

• 申請號: 202110608813.9
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113324821B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 楊孝全;張云飛;李向寧;龔輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學蘇州腦空間信息研究院
• 主分類號: G01N1/30
• 分類號: G01N1/30;G01N21/84
• 代理公司: 南京艾普利德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32297
• 代理人: 陸明耀

本發明揭示了一種快速染色生物樣本并獲取三維數據的方法，包括如下步驟：S1、第一次浸沒步驟、S2、包埋步驟、S3、第二次浸沒步驟、S4樣本安裝步驟、S5、光學成像步驟、S6、切片步驟，循環交替進行S5和S6，直至獲得所述生物樣本組織的三維圖像；其中所述成像溶液包括如下質量百分比的原料：20?40%的糖或醇或糖醇類化合物；10?30%的尿素；0?30%的促滲劑水溶液；剩下為染色劑。本發明使用由果糖、尿素、促滲劑和染色劑組成的成像溶液快速置換生物組織樣本內部的組織間液，使得樣本新暴露的表面迅速被透明和染色，極大提高染色的效率，并搭配顯微切削和光學成像，可以快速獲取不同體積的染色的生物樣本三維數據。

技術領域

本發明涉及生物醫學光子學技術領域，具體地涉及一種快速染色生物樣本并獲取三維數據的方法。

背景技術

目前各類染色技術越來越多的用于生物研究，其中熒光染色技術表現更為突出。科學家們通過對各種染料與生物組織的作用研究，發展了許許多多染料用于生物組織的特定標記，人們將染色技術與光學顯微鏡結合可以獲取一系列的生物微觀結構圖。由于光學成像與染色標記技術的發展，對于生物組織的結構研究已不僅僅局限于薄切片，更重要的是獲取生物組織特定結構的三維數據。

現有的染色并獲取圖像的方法，主要分為幾種：一是對活體動物注射特異性染色劑，之后將動物處死，取其生物組織樣本，進行二維切片成像或者三維體成像；二是對離體組織切成薄切片進行染色，通過光學顯微成像技術,一般是光片顯微鏡，獲取其三維結構分布；三是將離體組織整體長時間浸泡在特異性染色溶液中整體染色，之后用光學顯微鏡成像。

這些方法的不足之處在于，活體注射染色方式僅限于對活體動物實施，并且由于血腦屏障等的阻礙，可選的染色劑種類有限，且會導致染色不全面等問題；如果對樣本手動切片，染色，成像，不僅費時耗力，而且僅對二維薄切片染色成像結果難以反映生物組織樣本真實的三維結構；離體組織長時間浸泡染色的方式耗費時間，一般需要數天的樣本染色時間，拖慢了獲取信號的進程。由于染料的滲透深度有限，對于更大體積的樣本如獼猴腦，甚至無法實現整體的染色。

因此，如何快速高效地染色生物組織樣本以及如何染色大體積生物樣本組織是目前急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種快速染色生物樣本并獲取三維數據的方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種快速染色生物樣本并獲取三維數據的方法，包括如下步驟：

S1、第一次浸沒步驟，將生物樣本組織浸入成像溶液中至少24小時，得到預處理后的生物樣本組織；

S2、包埋步驟，將經過步驟S1預處理后的生物樣本組織進行瓊脂糖包埋，得到包埋后的生物樣本組織；

S3、第二次浸沒步驟，將經過S2包埋后的生物樣本組織再次浸泡于成像溶液中；

S4、樣本安裝步驟，將包埋后的生物樣本組織固定于樣本槽內，并將所述樣本槽固定于三維移動平臺上；在所述樣本槽中倒入所述成像溶液直至淹沒所述生物樣本組織、顯微物鏡、用于切削的刀具，染色所述生物樣本組織的淺層表面；

S5、光學成像步驟，移動三維移動平臺將生物樣本組織移動至物鏡下，控制光學顯微成像模塊對所述生物樣本組織的淺層表面進行顯微光學成像，并存儲所得到的圖像；

S6、切片步驟，將所述生物樣本組織在所述成像溶液中進行切片，使所述成像溶液實時染色經切片后新暴露的所述生物樣本組織的表面；

循環交替進行S5和S6，直至獲得所述生物樣本組織的三維圖像；

其中所述成像溶液包括如下質量百分比的原料：

20-40%的糖或醇或糖醇類化合物；

10-30%的尿素；