组织光透明的折射率匹配机制及应用研究

The application of optical clearing technique can reduce the scattering coefficient and enhance the penetration depth of light in biotissues. It can achieve better optical efficiency in biomedical application. This study establishes a theoretical model of the measurement of optical parameters of bio-tissues under the total internal reflection method. After the application of the optical clearing technique, on the interface of bio-tissues, the refractive index matching status between cells’ internal and external environments can be studied. In this study, we conduct multiple researches on the physical and chemical methods of promoting optical clearing effects. The effect of refractive index matching mechanism in optical clearing technique on different parts of the organism is researched. We also compare the changes of refractive index mechanism between in vivo and in vitro tissues. The result qualitatively shows of the matching trend and quantitatively visualizes the data of refractive index matching status in optical clearing technique. Besides, we can study the three mechanisms which are refractive index matching, dehydration of tissues and the change of morphology function of tissues, during the process of optical clearing. The multi-component derivative total internal reflection model shows its great potential in the medical, food and mineralogy industries. The total internal reflection method is the most direct standard to evaluate the degree of refractive index matching in optical clearing technique, which can provide valuable references in the fields of bio-sensing, optical imaging, diagnosis and clinical application.

光透明技术能够降低组织散射系数，增加光的穿透深度，在生物医学应用中得到更好的光效率。本课题建立全内反射结构下的生物组织光学参数测定的理论模型，衡量光透明技术实施后的组织界面的细胞内外环境的折射率匹配状况。展开多种促进光透明的物理和化学方法研究；研究生物体的部位差异带来的光透明技术中的折射率匹配机制的影响；比较在体组织和离体组织的不同光通透技术下的折射率变化状况。实验结果可以定性地分析匹配趋势，定量地得到光透明技术的折射率匹配数据；研究光透明过程中折射率匹配、组织失水和组织的形态学功能改变三种机制的关系。全内反射结构是最直接的衡量光透明技术中折射率匹配情况的工具，并能够直接为其在生物传感、成像、诊断、临床应用方面提供参考，在医学、食品行业、矿物学等方面有非常重要的实际应用价值。

光透明技术旨在组织散射系数，增加光的穿透深度，在生物医学应用中得到更好的光效率。本课题建立全内反射结构下的生物组织光学参数测定的理论模型，衡量光透明技术实施后的组织界面的细胞内外环境的折射率匹配状况。展开多种促进光透明的物理和化学方法研究；研究生物体的部位差异带来的光透明技术中的折射率匹配机制的影响；比较在体组织和离体组织的不同光通透技术下的折射率变化状况。实验结果得到了多种不用物理和化学光透明手段下的多种组织折射率变化数据，定性地分析匹配趋势；首次发现了光透明剂作用于组织不同部位时引起的透明变化不同机制，研究光透明过程中折射率匹配、组织失水和组织的形态学功能改变三种机制的关系。研究了混沌介质中的全内反射现象，建立混沌介质的分层模型。全内反射结构是最直接的衡量光透明技术中折射率匹配情况的工具，相关数据直接为其在生物传感、成像、诊断、临床应用方面提供参考，相关测量手段在医学、食品行业、矿物学等方面有非常重要的实际应用价值。