科学家们偶然发现了一个有点离奇的现象:零食中使用的一种常见食用色素能让小鼠的皮肤暂时变得透明。这种被称为 FD&C 黄 5 或酒石酸的染料可以让研究人员在不切开活体啮齿动物的情况下窥视其内部。
这种非侵入性技术如果能加以改造,就能改善人类的医疗保健。
"研究人员在《科学》杂志上发表的研究报告中说:"我们发现,美国食品和药物管理局批准的一种常见食用色素--酒石酸的水溶液,具有使活体啮齿动物的皮肤、肌肉和结缔组织可逆透明的效果。"通过使用吸收性染料分子,我们可以将活体小鼠通常不透明的腹部转变为透明介质"。
这种透明皮肤可以让科学家观察内部器官和血管,而不需要先进的医学成像设备。他们已经利用这种化学物质来观察肠道神经元的实时发射,并绘制出小鼠肠道的抽搐和伸展图。
透明效应的产生是由于一种名为洛伦兹振荡器模型的科学原理,该模型解释了光与分子之间的相互作用。这种染料通过吸收蓝光起作用,蓝光改变了水的折射率,实际上改变了光线通过时的折射率,使其更接近组织中脂肪和蛋白质的折射率。
这就减少了光的散射,使红光更容易穿过组织,从而使组织在功能上更加透明。
"研究解释说:"当组织中不同成分的折射率相匹配时,光散射就会减少,组织看起来就会更均匀、更透明。
研究人员首先在假皮肤上测试了这种染料,然后在鸡胸肉上进行了测试,最后在活体小鼠身上进行了测试。他们让小鼠的头皮变得透明,以显示脑血管;让小鼠的腹部变得透明,以观察消化过程;甚至让小鼠的四肢变得足够清晰,以看到单个肌肉纤维。
研究小组的实验不仅仅是让组织变得透明。例如,他们利用这项技术绘制了小鼠腹部的时间演变图,展示了消化系统的各种运动模式。
虽然目前的实验主要集中在啮齿类动物身上,但科学家们正在探索其在人类身上的潜在应用。
"研究人员建议:"让静脉更加清晰可见,可以改善抽血或静脉注射治疗的过程,尤其是对于静脉难以发现的病人。较厚的人体表皮是一个挑战,但其潜力显而易见。
这种染料还能为现有的光疗法增效。治疗癌症的光动力疗法可能会到达更深的组织,激光去纹身也会变得更有效。此外,酒石酸已获得美国食品及药物管理局(FDA)批准用于食品,这将简化未来的医疗应用。
不过,从目前的情况来看,这种方法并不适合在家中尝试。
"这项研究的研究人员之一欧子豪告诉德国新闻媒体Zeit:"这可能会给动物带来致命的后果,而且无法逆转。
"慕尼黑亥姆霍兹组织再生中心(Helmholtz Centre for Tissue Regeneration)的神经科学家阿里-埃蒂尔克姆(Ali Ertürkm)补充说:"在将其用于人体之前,你需要进行更多的毒性研究。
但你不需要博士学位就能知道这一点。
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