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科學家利用食品染料打造透明小鼠

假如你能透過自己的皮膚看到血管、心臟的跳動,甚至腸道的蠕動,會不會很可怕。但這是近期科學家們在小鼠身上進行的真實實驗。史丹佛大學的研究人員發現,一種常見的食品染料——FD & C Yellow 5,中文名黃色5號,能讓活體動物的皮膚和肌肉暫時變得透明。這項技術在醫學界可能會帶來革命性突破。

這項研究由 Zihao Ou 博士帶領的團隊發表於《科學》期刊,展示了如何通過簡單塗抹黃色5號溶液,讓小鼠的皮膚變得像玻璃一樣透明。研究人員發現,黃色5號的分子結構能夠有效配合皮膚和肌肉中的折射率,減少光線的散射。這意味着光線能夠幾乎無阻礙地穿透皮膚,使其呈現透明狀態。

團隊首先在小雞的雞胸肉上測試,隨著黃色5號濃度的增加,肌肉細胞中的液體折射率逐漸匹配肌肉蛋白的折射率,整片雞肉變得透明。接著,他們將黃色5號溶液塗在小鼠的頭皮上,皮膚立即變透明,露出了大腦上的血管網絡。他們還塗在小鼠的腹部,可以觀察到腸道的蠕動和心跳的節奏,這些動作細節以微米級的精度被呈現出來。

人類皮膚比小鼠皮膚厚十倍 尚無法確定能否運用

研究人員發現,透過使用溶解在水中的特定染料分子,他們可以調整組織的光學特性,使其變得透明。這種方法可以讓我們更清楚地觀察深層結構,應用於如雞肉組織甚至活體小鼠的樣本,從而無需侵入性手術即可觀察內部活動和結構。(圖/《科學》)

最令人驚奇的是,這一透明效果是暫時的,當染料被沖洗掉後,皮膚迅速恢復正常的外觀和不透明性。塔曲拉津在小鼠體內停留的時間也很短,48小時內多餘的染料會被完全排出,並且不會對小鼠的健康產生長期影響。

這項技術的潛力不僅在於其簡便性和低成本,還因為它使用的是已被證明對動物無害的食品級染料,使其生物相容性極高。塔曲拉津在食品和飲料中廣泛應用,因此使用這種染料來進行生物組織的研究具備安全性優勢。

目前,研究團隊還未在人體上進行實驗。由於人類皮膚比小鼠皮膚厚十倍,科學家們尚不清楚需要多少劑量或何種方式才能穿透整個皮膚層。雖然人類已經有超聲波等技術來觀察體內,但這些平台通常昂貴且對設備要求高。而黃色5號技術有望成為更便宜、易操作的替代方案,適用於更多的醫學診斷用途。

這項研究不僅讓我們看到了皮膚和組織透明化的未來應用,也為未來發展更高效、更普及的醫學檢測技術鋪平了道路。

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首圖來源:Keyi ‘Onyx’ Li / U.S. National Science Foundation. cc By4.0

圖片來源: Science  cc By4.0 

參考論文:

1.Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules

  Science

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