科技日?qǐng)?bào)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(xué)》雜志報(bào)道，美國(guó)得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校與斯坦福大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在生物成像技術(shù)領(lǐng)域取得了一項(xiàng)突破性進(jìn)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(guò)程在動(dòng)物試驗(yàn)中可逆，有望用于確定損傷部位、監(jiān)測(cè)消化系統(tǒng)疾病、識(shí)別癌癥等，在廣泛的醫(yī)學(xué)診斷中發(fā)揮重要作用。
散射會(huì)導(dǎo)致光在穿過(guò)身體組織時(shí)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(dǎo)光線均勻通過(guò)，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(lán)光和紫外線。當(dāng)檸檬黃溶解在水中并被組織吸收時(shí)，其分子結(jié)構(gòu)完美匹配折射率，可防止光線散射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)透明效果。
研究人員解釋說(shuō)，產(chǎn)生這種“魔術(shù)”般的效果，是因?yàn)閷⑽獾娜玖戏肿尤芙庠谒?，?huì)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(tuán)霧。
在小鼠實(shí)驗(yàn)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(dāng)染料完全滲透到皮膚中，皮膚就會(huì)變透明。這一過(guò)程需要幾分鐘時(shí)間，與面霜或面膜作用原理類似，所需時(shí)間取決于分子滲透到皮膚中的速度。當(dāng)染料被沖洗掉后，組織迅速恢復(fù)到正常的不透明狀態(tài)。滲透到皮膚中的染料會(huì)在48小時(shí)內(nèi)代謝并通過(guò)尿液排出。
這項(xiàng)技術(shù)能夠解析微米級(jí)別的特征，甚至增強(qiáng)了顯微鏡觀察效果。通過(guò)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(dòng)推動(dòng)食物移動(dòng)。
