近年来，面向整体组织器官、甚至是完整模式动物的研究逐渐增多，因此，高分辨地获取生物组织的三维结构信息就显得尤为重要。先进的光学成像技术结合多种荧光标记技术，为实现组织的三维整体成像提供了重要工具，但光学成像系统的成像深度往往受限于生物组织所普遍具有的高散射特性。而新兴的组织光透明技术则可以有效减小组织对光的衰减，使生物组织变得对光“透明”，从而提高光的穿透深度，为大体积生物组织的三维整体成像提供了新的思路。
　　现有的光透明方法根据其使用试剂种类不同，主要可分为两类：基于有机溶剂的透明方法与基于水溶性试剂的透明方法(简称水溶性光透明方法)。前者透明效果好，但荧光兼容性较差；后者具有良好的荧光保持及形态保持能力，但透明耗时长、透明效果不足、且操作流程复杂。此外，为获得较好的透明效果，现有光透明方法大多采用高浓度的有机溶剂或表面活性剂，这使得它们无法兼容常用脂溶性染料。这些不足限制了光透明技术在完整器官三维成像中的应用。
　　针对以上问题，本文旨在发展一种快速、高效、透明能力强、荧光兼容能力好且操作简单的新型水溶性光透明方法。主要内容如下：
　　(1)新型快速水溶性光透明方法的建立：基于组织光透明的基本原理，综合考虑试剂的化学结构、水溶性、折射率以及粘度等重要特性参数，初步筛选出具有潜在高效透明能力的试剂——间苯二甲胺(MXDA)；比较不同浓度MXDA的透明效果及其对荧光的影响，确定MXDA的最佳浓度。进一步，引入山梨醇提高组织的透明效果和荧光保持能力。最后，通过设计梯度浓度的处理方案，增强对成年小鼠完整器官的透明能力，从而建立透明速度快、透明能力强的新型水溶性光透明方法MACS(MXDA-based Aqueous Clearing System)。
　　(2)MACS与其他光透明方法的性能比较：将MACS应用于小鼠不同组织器官的透明，并从透明时间、透明效果、样本形态保持、荧光兼容等方面与现有主流光透明方法进行比较。结果显示，MACS方法在2.5d内便可高效透明小鼠全脑，比目前最快的基于有机溶剂的透明方法(3 d)还要快，相比于目前常用的水溶性透明方法(如CUBIC)透明速度更是快4倍以上。更重要的是，该方法可有效保持组织的膜结构，从而完美兼容脂溶性染料DiI。此外，MACS方法在应用于小鼠、大鼠的多种组织器官的快速透明时，还能有效去除组织内残留血液，降低组织对光的吸收。
　　(3)MACS结合光片成像获取组织器官三维神经结构信息：结合多种荧光标记技术、MACS透明以及光片成像，对小鼠多种组织器官的神经网络进行三维成像和重构。结果显示，MACS不但可以实现转基因标记及病毒标记的小鼠全脑的整体成像，更为重要的是，通过结合MXDA预处理对抗体的促渗作用，MACS还实现了对小鼠胚胎的整体免疫荧光标记，结合光片成像获取不同年龄小鼠胚胎的神经结构信息的三维分布。
　　(4)MACS结合DiI标记实施整体器官血管网络成像：将DiI用于小鼠整体器官的血管标记，并与多种常规的血管标记技术进行比较。结果表明，DiI在多个器官上表现出了更高的血管标记效率和完整度。结合DiI血管标记、MACS透明及光片成像，实现了小鼠全脑、脊髓、心脏、肾脏、脾脏、小肠等器官的血管结构的三维重构。进而，针对小鼠I型糖尿病模型，实现正常与糖尿病小鼠的肾脏血管网络结构的三维可视化，并对其中的重要功能单元——肾小球进行三维整体分割和定量统计，分析在糖尿病病程中肾小球数量、体积及体积分布的变化。
　　综上所述，本研究发展的新型水溶性光透明方法MACS，不仅解决了水溶性方法透明速度慢、透明效果差以及操作复杂的问题，更重要的是，MACS成功实现了高水平透明能力与DiI兼容能力的共存，为高分辨获取组织器官整体神经和血管网络成像提供重要手段，未来有望在相关生理学和病理学研究中得到广泛应用。