说到癌症，了解情况是关键。三维可视化癌症肿瘤和转移组织的能力可以帮助临床医生诊断癌症的精确类型和阶段，同时也告知最佳的治疗方法。为了获得更清晰的组织用于成像，日本的一个研究小组测试了专门的水凝胶的有效性。作为一个三维分子网络，这些水凝胶可以迅速从组织中去除脂肪，而不失去它们的结构，脂肪是组织不透明的一个因素。这种材料被用于多种生物医学设备，包括隐形眼镜。

他们于6月21日在《大分子生物科学》网络版上发表了研究结果，并于9月16日出版了印刷版。

自1981年以来，癌症一直是日本人死亡的主要原因，”第一作者、大阪府立大学工学院应用化学系副教授小岛千惠说。“我们需要新的治疗方法和诊断技术。3D荧光成像就是这样一种方法，它可以证明在器官的规模上理解多细胞系统是必不可少的，因为它可以给我们比传统的2D成像更多的信息。这可能有助于诊断中的个性化医学，以及阐明生物学现象。

这种类型的成像包括标记特定的分子机器，比如蛋白质，所以它们会根据它们是什么而发出不同的颜色荧光。这些发光信号可以在各种各样的样本中看到，从整个生物体到细胞水平。然而，大多数组织是不透明的，阻碍了观察这些信号的能力。在2D成像中，样本被切得很薄，这使得信号很容易看到，但却使整个系统无法在3D中可视化。

此前，研究人员使用了一种名为CLARITY的方法，将组织嵌入到聚丙烯酰胺水凝胶中。将脂肪从组织中去除，并调整介质的折射率。标记的发光信号可以用3D图像显示出来，但癌变组织需要一个月的时间才能清除——对病人来说等待诊断的时间太长了，Kojima说。在此期间，肿瘤很可能已经扩散。

为了实际应用，CLARITY方法的光学清除时间需要缩短，”小岛说。

为了缩短时间，研究人员使用两性离子水凝胶，这种水凝胶在带电分子中保持平衡，并保持组织样本的结构。在几种两性离子水凝胶组合中，研究小组发现，聚合物水凝胶在组织上模拟脂肪分子，似乎能最快地清除肿瘤组织。据小岛说，水凝胶是高度渗透的，这可能有助于从组织中提取其他脂肪酸。

利用我们的系统，小鼠脑组织中的血管网络以及转移性肿瘤组织可以以3D形式显示出来。”

他们可以比以前更快地看到肿瘤组织:以前需要一个月的时间，而改进后的方法一周就可以实现。

研究人员正在继续探索这项技术，以及如何将其用于诊断人类癌症。

我们正在尝试将我们的系统应用于病理诊断，”小岛说。“我们希望能够诊断整个活检样本，而不是切片，这可以防止对小癌症的忽视。”

DOI

10.1002 / mabi.202100170

Application of Zwitterionic Polymer Hydrogels to Optical Tissue Clearing for 3D Fluorescence Imaging