一种活体皮肤光透明试剂及可逆皮肤光透明方法

本发明属于生物医学光学成像，具体涉及一种活体皮肤光透明试剂及可逆皮肤光透明方法。

背景技术：

1、皮肤是生物体抵御外界入侵的第一道防线，也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、肿瘤与免疫学等领域的研究中具有重要意义。利用光学成像技术能够动态观测疾病发展过程中皮肤结构、血管功能、免疫细胞功能的变化规律，从而为皮肤病变的诊断和治疗研究提供帮助。然而，皮肤的混浊特性限制了光在组织中的穿透深度，使得光学成像技术仅能获取皮肤表层的信息，而无法获取皮肤组织深层结构，并且也严重限制了光学成像的质量。

2、目前，为了实现活体水平皮肤的高分辨光学成像，研究人员发展了多种基于外科手术的皮窗模型。然而，手术皮窗的建立不可避免会引起机体局部或系统性的炎症反应，导致无法获取真实微环境下皮肤的结构与功能变化。

3、因此，有必要提供一种新的活体皮肤光透明试剂及可逆皮肤光透明方法以解决现有技术中所存在的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种活体皮肤光透明试剂及可逆皮肤光透明方法。本发明提供的活体皮肤光透明试剂能使皮肤组织内部的折射率均一化、同时降低组织散射，使得皮肤组织对光更加透明，提高成像深度，并能获取皮肤微血管结构、血流与血氧的分布信息。

2、在第一方面，本发明提供了一种活体皮肤光透明试剂，其包括第一溶液和含有食用色素的水凝胶；其中，以体积百分比计，第一溶液包括40-60%的糖类物质、1-10%的促渗剂和35-55%的醇类物质；含有食用色素的水凝胶是将高分子化合物溶于水中，然后加入食用色素后制备得到，以质量百分比计，高分子化合物的含量为0.1-1%，水的含量为49-89.9%，食用色素的含量为10-50%。

3、本发明中，发明人研究发现，当将活体皮肤光透明试剂施用于受试者皮肤时，第一溶液通过渗透进入皮肤组织，置换胶原水化层中的水分子，并使皮肤组织胶原解离，使皮肤折射率降低；含有食用色素的水凝胶进一步减少皮肤内部水和脂质的折射率差异，实现组织内部折射率均一化，降低组织散射，从而使得皮肤组织变得对光透明，提高成像深度，并能精准获取皮肤微血管结构、血流与血氧的分布信息。

4、可以理解的是，在含有食用色素的水凝胶的制备过程中，可以采用常规技术，例如高分子化合物可以直接溶于水中，也可以加热助溶，还可以加入交联剂，以便快速得到水凝胶。

5、在一些实施方案中，在第一溶液中，糖类物质选自单糖及其衍生物或多糖及其衍生物中的至少一种。

6、在一些实施方案中，单糖及其衍生物选自果糖、葡萄糖、半乳糖或甘露糖中的至少一种；多糖及其衍生物选自蔗糖、乳糖或麦芽糖中的至少一种。

7、本发明中，发明人进一步研究发现，糖类物质具有较高的折射率，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。

8、可以理解的是，单糖及其衍生物和多糖及其衍生物可以根据实际使用需要进行常规选择，示例性地，本发明中，单糖及其衍生物优选果糖、葡萄糖、半乳糖或甘露糖中的至少一种；多糖及其衍生物优选蔗糖、乳糖或和麦芽糖中的至少一种。

9、在一些实施方案中，在第一溶液中，促渗剂选自噻酮、氮酮或丙酮中的至少一种。

10、本发明中，发明人进一步研究发现，促渗剂可以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。

11、可以理解的是，促渗剂可以根据实际使用需要进行常规选择，示例性地，本发明中，促渗剂优选噻酮、氮酮或丙酮中的至少一种。进一步地，促渗剂可处理成液体状，例如加热融化得到液体，以与第一溶液中的其他组分混合。

12、在一些实施方案中，在第一溶液中，醇类物质选自聚乙二醇、聚丙二醇或丙三醇中的至少一种。

13、本发明中，发明人进一步研究发现，醇类物质具有较高的折射率，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；此外，羟基官能团能够与皮肤中的胶原形成氢键从而实现胶原解离，降低胶原的散射，使皮肤内部各组分的折射率均一化，以实现皮肤光透明。

14、可以理解的是，醇类物质可以根据实际使用需要进行常规选择，示例性地，本发明中，醇类物质优选聚乙二醇、聚丙二醇或丙三醇中的至少一种。

15、在一些实施方案中，在含有食用色素的水凝胶的制备过程中，高分子化合物选自低熔点琼脂糖、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或透明质酸钠中的至少一种。

16、本发明中，发明人进一步研究发现，高分子物质溶于水后形成水凝胶，该水凝胶维持在皮肤表面，以保证皮肤对水凝胶中含有的食用色素进行吸收。

17、可以理解的是，高分子物质可以根据实际使用需要进行常规选择，示例性地，本发明中，高分子化合物优选低熔点琼脂糖、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或透明质酸钠中的至少一种。

18、在一些实施方案中，在含有食用色素的水凝胶的制备过程中，食用色素选自酸性红、酸性橙、酸性棕、柠檬黄或日落黄中的至少一种。

19、本发明中，发明人进一步研究发现，食用色素具有强吸收特性，在溶于水后可有效提高水溶液的折射率，皮肤在吸收食用色素后可以显著降低皮肤内部水和脂质的折射率差异，使皮肤内部各组分的折射率均一化，以实现皮肤光透明。

20、可以理解的是，食用色素可以根据实际使用需要进行常规选择，示例性地，本发明中，食用色素优选酸性红、酸性橙、酸性棕、柠檬黄或日落黄中的至少一种。

21、在第二方面，本发明提供了一种利用上述任一项活体皮肤光透明试剂进行可逆皮肤光透明方法，包括如下步骤：s1、对受试者的皮肤进行脱毛处理，经清洗、吹干后，得到具有原始浑浊状态的皮肤；s2、向具有原始浑浊状态的皮肤上滴加第一溶液，涂抹均匀后，进行第一反应，然后去除第一溶液，得到预处理的皮肤；s3、向预处理的皮肤上涂抹含有食用色素的水凝胶，涂抹均匀后，进行第二反应，得到光透明化的皮肤。

22、在一些实施方案中，还包括去除光透明化的皮肤上的含有食用色素的水凝胶，然后对皮肤进行擦洗，从而使皮肤组织复性，并恢复至原始浑浊状态的步骤。

23、在一些实施方案中，步骤s2中，第一反应的时间为5-10min；步骤s3中，第二反应的时间为8-15min。

24、在一些实施方案中，受试者包括小鼠。

25、本发明中，通过先后向受试者的皮肤依次滴加第一溶液和涂抹含有食用色素的水凝胶，使皮肤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，以实现皮肤血管结构的高分辨成像，克服了因皮肤高散射特性导致成像质量不高、深度不深的问题；进一步地，在透明后用生理盐水清洗可以将皮肤组织复性，恢复至原始的浑浊状态，实现皮肤可逆光透明；该方法操作简单，透明程度高，成像质量高，生物相容性好。

26、本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种活体皮肤光透明试剂，当将该活体皮肤光透明试剂施用于受试者皮肤时，第一溶液通过渗透进入皮肤组织，置换胶原水化层中的水分子，并使皮肤组织胶原解离，使皮肤折射率降低；含有食用色素的水凝胶进一步减少皮肤内部水和脂质的折射率差异，实现组织内部折射率均一化，降低组织散射，从而使得皮肤组织变得对光透明，提高成像深度，并能精准获取皮肤微血管结构、血流与血氧的分布信息，同时能降低受试者的炎症反应，因此，在皮肤光学成像中具有较好的应用前景。