科技日報記者 張佳欣
皮膚是一種散射介質(zhì)，像霧一樣散射光線，因此是不透明的。據(jù)近日出版的《科學》雜志報道，美國得克薩斯大學達拉斯分校與斯坦福大學的聯(lián)合研究團隊在生物成像技術領域取得了一項突破性進展：在活體小鼠頭部和腹部皮膚上涂抹水與檸檬黃的混合液，讓這些區(qū)域變得透明。該過程在動物試驗中可逆，有望用于確定損傷部位、監(jiān)測消化系統(tǒng)疾病、識別癌癥等，在廣泛的醫(yī)學診斷中發(fā)揮重要作用。
散射會導致光在穿過身體組織時改變路徑，而各組織的折射率存在差異。一些能吸收光線的染料可在廣泛折射率范圍內(nèi)有效地引導光線均勻通過，從而使生物組織變得透明。
研究人員發(fā)現(xiàn)，檸檬黃是一種非常有效的吸光染料，主要吸收藍光和紫外線。當檸檬黃溶解在水中并被組織吸收時，其分子結構完美匹配折射率，可防止光線散射，進而實現(xiàn)透明效果。
研究人員解釋說，產(chǎn)生這種“魔術”般的效果，是因為將吸光的染料分子溶解在水中，會改變?nèi)芤旱恼凵渎?，從而與脂質(zhì)等組織成分的折射率相匹配。本質(zhì)上，染料分子減少了光在皮膚組織中的散射，如同驅(qū)散了一團霧。
在小鼠實驗中，研究人員將水和染料溶液涂抹在小鼠頭部和腹部皮膚上。當染料完全滲透到皮膚中，皮膚就會變透明。這一過程需要幾分鐘時間，與面霜或面膜作用原理類似，所需時間取決于分子滲透到皮膚中的速度。當染料被沖洗掉后，組織迅速恢復到正常的不透明狀態(tài)。滲透到皮膚中的染料會在48小時內(nèi)代謝并通過尿液排出。
這項技術能夠解析微米級別的特征，甚至增強了顯微鏡觀察效果。通過透明的頭部皮膚，研究人員可直接觀察到大腦表面的血管；在腹部，他們觀察到了內(nèi)部器官、肌肉收縮和消化道蠕動推動食物移動。
