多光子显微镜揭示了胶原蛋白和弹性纤维的结构

京都大学的研究人员使用多光子显微镜（MPM）得到皮肤中的胶原纤维排列成网状格子，并没有以前人们认为的那样清晰的几何方向。他们进一步发现，皮肤中的结缔组织，称为弹性纤维，以与胶原蛋白相同的方式排列。

京都大学团队的研究旨在通过结合MPM（组织清除方法）和双轴延伸的新显微技术，在体外表征整个真皮层中胶原纤维的几何组织。研究人员假设组织清除可以观察深层真皮层，双轴延伸将有助于识别单个胶原纤维，因此这些技术的结合将允许定量分析纤维取向。在先前的研究中，胶原纤维的紧密堆积和复杂缠结阻碍了纤维取向的准确分析。

MPM是一种新兴的成像方法，其基于近红外（NIR）飞秒激光产生的非线性光学效应。二次谐波产生是一种MPM成像模式，用于帮助可视化器官内胶原蛋白且无需标记。另外，双光子激发自发荧光也属于MPM成像模式，其允许无需标记的成像，也被该研究所使用。由于不需要标记，因此研究人员可以避免组织处理过程中纤维网络的结构变化。二次谐波生成图像显示胶原纤维的结构变化，双光子自发荧光图像显示弹性纤维的结构变化。

了解皮肤中纤维的几何组织可以更好地了解人体皮肤柔韧性的机制，改善皮肤移植和移植的结果。该团队打算通过揭示胶原蛋白网络和弹性组织之间的关系来进一步研究，并希望其新技术将用于研究其他结缔组织网络中的纤维微结构。该研究已发表于《Scientific Reports》（https://doi.org/10.1038/s41598-019-47213-5）。

双轴组织延伸下真皮纤维结构的动态多光子显微镜图像。 二次谐波产生（SHG）图像显示胶原纤维（a-c）的结构变化，而双光子自发荧光（TPAF）图像显示弹性纤维（d-f）的结构变化。 λ表示拉伸比。 相同形状的箭头表示相同的弹性纤维。 由京都大学提供。