使用常見黃色食用色素 科學家讓活體皮膚變「透明」
(图片来源:德克萨斯大学达拉斯分校)
【文‧Emmastein】
想像人体皮肤暂时变得像水母透明,医护人员无需动刀就能检视皮肤下血管、脏器,最近史丹佛大学材料科学家 Zihao Ou 团队进行的一项动物实验,或许能在未来解锁这项惊人成就。
与大多数哺乳动物一样,我们的身体不透明,主要是因为光与组织相互作用的方式。生物组织充满蛋白质、脂肪、水等各种物质,每种物质弯曲折射光线的能力都不同,此特性称为折射率,当特定波长的光撞击两种具不同折射率的材料边界,这些光粒子会被迫向各个方向散射,而大脑将散射光解释为来自不透明物体,因此你无法看穿某人身体。
如果光穿过人体组织时没有散射,那么组织看起来就会变透明。
最近,史丹佛大学材料科学家 Zihao Ou 团队开发出一种能改变生物皮肤透明度的安全染料,只要将市面常见的黄色食用色素「柠檬黄(Tartrazine,FD&C Yellow 5)」溶解于水中,然后将溶液涂在皮肤上、平衡皮肤内物质折射率,柠檬黄就可吸收一定比例的近紫外光与蓝光,改变细胞周围液体折射率,进而使皮肤组织暂时变半透明,让研究人员在不动刀前提下直接「透视」生物体内。
详细来讲,研究人员只是将新开发的生物染料轻轻涂抹于老鼠头部、腹部,接著于显微镜下观察老鼠,就能以微米级解析度看到小鼠头骨表面的血管流动,清楚辨识小鼠腹部内肝脏、小肠、膀胱等器官,甚至可以看到肠道内肌肉收缩、呼吸和心跳引起的微妙腹部运动。
▲ 研究人员混合水与柠檬黄色素使活老鼠皮肤变透明,在显微镜下可直接观察血管与内脏器官。
更令人兴奋的是,这种生物染料用水冲洗即可去除,使皮肤恢复正常不透明度,被吸收进体内的柠檬黄也会在施用 48 小时内经老鼠尿液排出体外,整体而言,似乎对动物健康没有任何长期影响。
虽然这种染料尚未进行人体试验,而人类皮肤比老鼠皮肤厚约 4 倍,仅在皮肤表面涂抹生物染料可能难以将柠檬黄吸收至皮肤深层,但放眼未来,若更多研究证明新染料对人体而言安全且有效,那么这项技术将可作为直接观察大脑血管、内脏器官等体内构造的一种非侵入性新工具,也能使静脉变得更明显、抽血过程更顺遂,或帮助早期发现肿瘤,于生物医学领域具重要应用潜力。
新论文发表在《科学》(Science)期刊。
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