青科沙龙第166期 | Cell-基于离子液体的生物组织玻璃态透明化技术
研究介绍
三维组织结构蕴含丰富的生物学信息，是解析生理功能与疾病机制的核心依据。然而，传统研究方法主要依赖二维切片技术：需将样本切割为数十至上百层薄片，再通过逐张成像进行三维重建。这一过程不仅耗时费力，还会因物理切割导致组织形变或结构断裂，造成空间信息丢失甚至误判。
为突破这一局限，组织透明化技术应运而生——该技术通过化学处理使完整组织达到光学透明，从而实现无需切片的深层成像。然而，现有方案普遍面临处理过程中的组织膨胀/收缩、荧光信号衰减以及冷冻易损性等问题，难以兼顾结构保真度、信号稳定性和染色兼容性。
VIVIT技术为此提供了突破性解决方案。与常规仅追求"透明"的技术不同，VIVIT在实现透明化的同时，最大程度保留了组织的原始结构和荧光信号。研究团队自主研发的高折射率离子液体，首次实现了生物组织在低温条件下的"玻璃态"转化——兼具结构稳定性和光学通透性。整个处理过程的形变率控制在1%以内，即使是神经突触等亚细胞级精细结构，也能在啮齿类、非人灵长类及人类脑组织中完整保留并清晰成像。
VIVIT的突破性不仅体现在"看得清"，更在于"保得住"和"用得上"。实验表明，经离子液体处理后，多种常用荧光染料的信号强度可提升2-30倍，显著增强了微弱标记的可检测性。其玻璃态特性使样本能在-80℃长期保存，有效抑制冰晶形成导致的组织撕裂与机械损伤，从而实现无损冷冻切片与高分辨成像。这种结构保真与信号稳定的双重优势，为跨尺度三维数据采集与空间重建提供了关键技术支撑。
基于VIVIT的独特性能，研究团队首次在国际上实现了单神经元水平的输入-输出精准映射：将小鼠多模态感觉丘脑神经元的突触输入偏好性（微观尺度）与其全脑投射的目标脑区偏好性（介观-宏观尺度）进行定量关联。这一突破解决了神经环路研究中的关键性技术障碍，为脑功能机制的解析开辟了新途径。
尤为重要的是，VIVIT处理后的组织支持多轮次免疫染色，每轮成像后仍能保持荧光信号清晰度和结构完整性，使得研究者可在同一标本中依次标记多个分子靶点，获取多维空间信息。结合团队自主研发的TARS三维重建算法，VIVIT还能实现连续切片的精准配准与拼接，构建从亚细胞结构到完整器官的三维图谱，最终完成跨尺度生物架构的系统性复原。
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从组织透明化、荧光信号增强到多模态染色与三维重建，VIVIT构建了一套贯穿样本处理、成像到空间分析的完整技术体系，为高分辨、跨尺度的生物结构研究与建模提供了系统性解决方案。
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