一种皮肤组织光透明溶液及其制备方法和应用与流程

本发明属于生物医学光学成像技术领域，尤其涉及一种皮肤组织光透明溶液及其制备方法和应用。

背景技术：

皮肤是活体光学成像研究的重要靶点，其在周围血管性疾病、糖尿病、肿瘤、微脉管损伤与重塑、免疫学等领域的研究中具有非常重要的意义。利用光学成像技术不仅能够实现对皮肤血管、血流及血氧代谢水平的监测，还能在单细胞水平对免疫应答过程中炎症细胞的运动行为进行跟踪。然而，皮肤的混浊特性限制了光在组织中的穿透深度，使得这些技术只能对浅表层组织进行成像，且图像对比度和分辨率较低。生物组织光透明技术的提出为这一问题的解决提供了新思路，它通过向组织中引入高渗、高折射率的光透明试剂来降低组织的散射，以达到提高光在生物组织中穿透深度的目的。

一直以来，筛选高效的皮肤光透明试剂都是皮肤光透明研究领域和实现高分辨率获取皮肤血管结构、血流与血氧分布信息等研究的重中之重。分子动力学模拟为快速筛选高效的皮肤光透明试剂提供了便捷，不仅可以避免实验筛选方法的盲目与耗时，其理论预测与实验结果具有很好的一致性，如学术论文：W.Feng*，R.Shi*，N.Ma，Daria.K.Tuchina，Valery V.Tuchin，and D.Zhu，“Skin optical clearing potential of disaccharides”Journal of Biomedical Optics，21(8)：081207(2016)所示：理论模拟与实验都表明蔗糖的光透明效果较果糖好.然而，单纯的糖类试剂由于受到皮肤角质层及致密表皮的阻碍，其在提升皮肤血管结构与功能的高分辨率活体成像方面的能力有限，如学术论文：J.Wang，N.Ma，R.Shi，Y.Zhang，T.Yu，and D.Zhu，“Sugar-induced skin optical clearing：From molecular dynamics simulation to experimental demonstration，”IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，20(2)：7101007(2014)所示.受其影响，蔗糖在皮肤光透明的活体应用及其在提升活体光学成像研究方面的能力也不容乐观。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种皮肤组织光透明溶液及其制备方法和应用，所述溶液能使皮肤组织变得透明，提高成像深度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

单糖及其衍生物或二糖及其衍生物的水溶液 40-55％

醇类聚合物 40-50％

促渗剂 5-10％

还包括能溶于水和有机溶剂的促溶剂，所述促溶剂占前述三种物质总体积的3-5％.

作为进一步的优选，所述单糖及其衍生物选自果糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，所述二糖及其衍生物选自蔗糖和麦芽糖.

作为进一步的优选，所述醇类聚合物选自聚乙二醇-400、聚乙二醇-300和聚丙二醇-2000.

作为进一步的优选，所述促渗剂选自噻酮、氮酮和丙二醇。

作为进一步的优选，所述促溶剂选自二甲基亚砜、乙醇和丙酮.

作为进一步的优选，所述水溶液为质量分数为60-68％的蔗糖水溶液.

一种皮肤组织光透明溶液的制备方法，包括如下步骤：

提供第一溶液，其中所述第一溶液包含单糖及其衍生物或二糖及其衍生物分散于水中；

提供第二液体；其中所述第二液体包含促渗剂；

提供第三液体，其中所述第三液体包含醇类聚合物；

提供第四液体，其中所述第四液体包含能溶于水和有机溶剂的促溶剂；

混合所述第二液体及第三液体，得到一次混合物；

在所述第一混合物中加入所述第一溶液，得到二次混合物；

在所述二次混合物中加入所述第四溶液，得到所述光透明溶液.

作为进一步的优选，所述第二液体为噻酮的加热熔融物。

一种皮肤组织光透明溶液的应用，其用于处理皮肤组织表面，使皮肤组织变透明.

作为进一步的优选，所述处理方法包括如下步骤：

1)用胶黏物粘贴皮肤；

2)将所述光透明溶液涂抹于皮肤表面；

3)按摩皮肤至皮肤组织对光透明.

本发明的有益效果是：

(1)本发明皮肤组织光透明溶液作用于皮肤组织之后，能迅速使得组织内部折射率均一化，降低组织散射，使得皮肤组织变得对光透明，提高成像深度，为获取皮肤微血管结构、血流与血氧的分布信息等提供了新的方法。

(2)本发明皮肤组织光透明溶液涉及多种物质的混合与使用，所选择的物质均是常规原料，来源丰富，实用性强。

(3)本发明皮肤组织光透明溶液的制备方法简单，可重复大量制备。

(4)本发明皮肤组织光透明溶液应用于皮肤组织时，在短时间内即可使皮肤组织变得透明，效果显著，可应用于各类生物的皮肤组织。

附图说明

图1为本发明实施例皮肤组织光透明溶液的制备方法的工艺流程图。

图2a、2b为使用CCD相机拍摄的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例1光透明溶液处理前(左)、后(右)的血管分布示意图。

图3a、3b为使用激光散斑衬比成像系统获取的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例3光透明溶液处理前(左)、后(右)的血流分布信息示意图.

图4a、4b为使用高光谱成像系统获取的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例10光透明溶液处理前(左)、后(右)的血氧分布信息示意图。

具体实施方式

本发明通过提供一种皮肤组织光透明溶液及其制备方法和应用，解决了现有糖类试剂在皮肤光透明的活体应用及其在提升活体光学成像研究方面的能力差的缺陷。

为了解决上述缺陷，本发明实施例的主要思路如下：

本发明实施例皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

单糖及其衍生物或二糖及其衍生物的水溶液 40-55％

醇类聚合物 40-50％

促渗剂 5-10％

还包括能溶于水和有机溶剂的促溶剂，所述促溶剂占前述三种物质总体积的3-5％.

如图1所示，本发明实施例皮肤组织光透明溶液的制备方法，包括如下步骤：

S01：提供第一溶液，其中所述第一溶液包含单糖及其衍生物或二糖及其衍生物分散于水中；

S02：提供第二液体；其中所述第二液体包含促渗剂；

S03：提供第三液体，其中所述第三液体包含醇类聚合物；

S04：提供第四液体，其中所述第四液体包含能溶于水和有机溶剂的促溶剂；

S05：混合所述第二液体及第三液体，得到一次混合物；

S06：在所述第一混合物中加入所述第一溶液，得到二次混合物；

S07：在所述二次混合物中加入所述第四溶液，得到所述光透明溶液。

所述单糖及其衍生物或二糖及其衍生物具有较高的折射率，例如蔗糖折射率为1.478，并带有羟基官能团，可与皮肤的真皮胶原通过氢键相互作用，从而置换出胶原水化层中的水分子，使皮肤内部各组分的折射率均一化，以实现皮肤光透明。其主要用于实现皮肤光透明。所述单糖及其衍生物包括但不限于果糖、葡萄糖、半乳糖或甘露糖，所述二糖及其衍生物包括但不限于蔗糖或麦芽糖.

所述醇类聚合物同样也具有较高的折射率，例如聚乙二醇-400折射率为1.473，并带有羟基官能团，可与皮肤的真皮胶原通过氢键相互作用，从而置换出胶原水化层中的水分子，使皮肤内部各组分的折射率均一化，以实现皮肤光透明.其主要用于实现皮肤光透明.所述醇类聚合物包括但不限于聚乙二醇-400、聚乙二醇-300或聚丙二醇-2000。所述醇类聚合物可直接选用液体状的。

所述促渗剂可有效降低生物体表角质层及致密表皮对试剂渗透的阻碍作用，以促使有效成分向皮肤组织中有效渗透。其主要用于实现增加试剂的渗透。所述促渗剂包括但不限于噻酮、氮酮或丙二醇.所述促渗剂可处理成液体状，例如加热融化得到液体，以与第二液体、第一溶液混合。

由于促渗剂可能不溶于水，因而二次混合物溶液会呈现出浑浊现象；选用既能溶于水，又能与有机溶剂混溶的促溶剂加入二次混合物溶液中，加入少量便可使二次混合物溶液变得透明澄清。所述促溶剂包括但不限于二甲基亚砜、乙醇或丙酮。

为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之皮肤组织光透明溶液及其制备方法和应用.

实施例1

本发明实施例1皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的蔗糖 45％

聚乙二醇-400 45％

噻酮 10％

还包括医用酒精，所述医用酒精占前述三种物质总体积的5％。

本发明实施例1皮肤组织光透明溶液的制备方法如下：

由于在室温环境下蔗糖为白色固体物质，噻酮为微黄至白色粉状结晶体，因而在配置皮肤组织光透明溶液前首先进行蔗糖水溶液的配置与噻酮加热融化的操作，具体如下：

a)取适量噻酮晶体放于洁净干燥的玻璃烧杯中，待水浴恒温箱中的水温达到50-60度时，将盛有噻酮晶体的烧杯放于其中，直至噻酮晶体完全融化为微黄至无色液体。此过程中切忌噻酮中有水分渗入。

b)取适量蔗糖固体放于洁净干燥的玻璃烧杯中，并加入适量水使蔗糖所占的质量分数为60％，待水浴恒温箱中的水温达到60-70度时，将混合物放于其中，直至蔗糖完全溶解.

c)取适量体积融化后的噻酮液体(上述步骤a所得)，使其在皮肤组织光透明溶液中的体积百分比为10％；再取适量体积的聚乙二醇-400，使其在皮肤组织光透明溶液中的体积百分比为45％；之后将两者混合，并置于摇床上充分摇匀。

d)取适量体积的蔗糖水溶液(上述步骤b所得)，使其在皮肤组织光透明溶液中的体积百分比为45％，并将其与上述步骤c所得溶液混合，置于摇床上充分摇匀.

取适量体积的医用酒精，其体积与上述步骤d所得溶液的体积比例为5％，充分混合摇匀后即得本发明实施例1光透明溶液.

实施例2

本发明实施例2皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的蔗糖 45％

聚乙二醇-400 45％

噻酮 10％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的5％。

本发明实施例2皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例3

本发明实施例3皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的蔗糖 50％

聚乙二醇-400 45％

噻酮 5％

还包括医用酒精，所述医用酒精占前述三种物质总体积的3％。

本发明实施例3皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例4

本发明实施例4皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的蔗糖 55％

聚乙二醇-400 40％

噻酮 5％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的3％。

本发明实施例4皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例5

本发明实施例5皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数68％的蔗糖 55％

聚乙二醇-400 40％

噻酮 5％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的3％。

本发明实施例5皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述.

实施例6

本发明实施例6皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数68％的蔗糖 45％

聚乙二醇-400 50％

噻酮 5％

还包括医用酒精，所述医用酒精占前述三种物质总体积的3％。

本发明实施例6皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例7

本发明实施例7皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数50％的葡萄糖 45％

聚乙二醇-300 45％

氮酮 10％

还包括医用酒精，所述医用酒精占前述三种物质总体积的5％。

本发明实施例7皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例8

本发明实施例8皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的果糖 45％

聚乙二醇-300 45％

丙二醇 10％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的5％。

本发明实施例8皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

实施例9

本发明实施例9皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数60％的麦芽糖 55％

聚丙二醇-2000 40％

氮酮 5％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的3％。

本发明实施例9皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述.

实施例10

本发明实施例10皮肤组织光透明溶液，以所述皮肤组织光透明溶液的体积为基础，包括如下体积百分比的原料：

质量分数50％的甘露糖 55％

聚乙二醇-400 40％

噻酮 5％

还包括二甲基亚砜，所述二甲基亚砜占前述三种物质总体积的3％.

本发明实施例10皮肤组织光透明溶液的制备方法类似于实施例1，不再赘述。

本发明实施例1-10均能够在5-10分钟内使得皮肤组织变得透明。使用时，一)用胶带轻微粘贴皮肤；二)将光透明溶液局部涂抹于皮肤；三)轻微按摩皮肤数分钟即可让皮肤组织对光透明。皮肤血管结构、血流与血氧分布信息能够以更高的分辨率和对比度被获取，如图2b、3b、4b所示.

效果实施例

Balb/c小鼠(8周龄)被用于在体实验。光透明溶液按照实施例1-10中的任意配方配置，用胶带轻微粘贴脱毛后的小鼠皮肤后直接局部涂抹于皮肤上(0.5-0.8ml/cm²)，并加以轻微按摩5-10分钟。图2a、2b为使用CCD相机拍摄的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例1皮肤光透明溶液处理前(左)、后(右)的血管分布；图3a、3b为使用激光散斑衬比成像系统获取的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例3皮肤光透明溶液处理前(左)、后(右)的血流分布信息；图4a、4b为使用高光谱成像系统获取的正常Balb/c小鼠皮肤经本发明实施例10皮肤光透明溶液处理前(左)、后(右)的血氧分布信息。以上结果表明：经皮肤光透明溶液处理前，由于皮肤的混浊特性，皮肤的血管分布，血流及血氧信息很难被探测到；而经皮肤光透明溶液处理5-10分钟后，皮肤变得透明，皮肤的血管结构、血流及血氧分布信息可以被成像系统以较高的分辨率所获取.

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

(1)本发明皮肤组织光透明溶液作用于皮肤组织之后，能迅速使得组织内部折射率均一化，降低组织散射，使得皮肤组织变得对光透明，提高成像深度，为获取皮肤微血管结构、血流与血氧的分布信息等提供了新的方法。

(2)本发明皮肤组织光透明溶液涉及多种物质的混合与使用，所选择的物质均是常规原料，来源丰富，实用性强.

(3)本发明皮肤组织光透明溶液的制备方法简单，可重复大量制备。

(4)本发明皮肤组织光透明溶液应用于皮肤组织时，在短时间内即可使皮肤组织变得透明，效果显著，可应用于各类生物的皮肤组织。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。