美科學家最新研究：小老鼠涂上“顯形”溶液，大腦血管、內臟器官清晰可見

在赫伯特·喬治·威爾斯1897年創作的科幻小說《隱形人》中，主人公發明了一種血清，可以通過控制細胞對光線的彎曲方式，讓體內細胞變得透明。

一百多年后，科學家發現了這種物質的真實版本——9月5日發表在《科學》雜志上的一項新研究發現，一種常用的食用色素可以使老鼠的皮膚暫時透明，讓科學家能夠看到它的器官功能。

這一突破可能會徹底改變生物醫學研究，如果在人體上成功測試，將在醫學和醫療保健領域有廣泛的應用，比如使靜脈更明顯，以便抽血。

這項研究的第一作者、美國得克薩斯大學達拉斯分校物理學助理教授歐子豪（音）在一份聲明中表示：“對于那些了解這背后的基本物理的人來說，這是有道理的；但如果你不熟悉它，它看起來就像一個魔術。”

溶液濃度不斷增加后的透明度差異。來源：斯坦福大學

“魔法”展現：

讓小鼠皮膚透明其實很簡單

據悉，研究人員用水和一種名為檸檬黃的黃色食用色素混合，使活體小鼠頭骨和腹部的皮膚變得透明。同時，在清洗殘留的溶液后，這一現象立馬消失，不會對動物造成傷害。

這利用了光學領域的知識——吸光染料分子通過抑制皮膚組織散射光的能力，來增強光線穿過皮膚的透射率。

這種染料與水混合后，會改變皮膚組織水相部分的折射率，使其與組織中蛋白質和脂肪的折射率更加匹配——這個過程類似于讓一團霧氣消散。

“我們將黃色染料（一種能夠吸收大部分光線，尤其是藍光和紫外線的分子）與皮膚（一種散射介質）結合在一起。單獨來看，這兩種物質會阻擋大部分光線穿過，但把它們放在一起時，就能實現小鼠皮膚的透明化。”歐子豪說。

“透明感需要幾分鐘才能顯現出來，”歐子豪說，“這和面霜或面膜的作用原理類似：所需時間取決于分子擴散到皮膚的速度。”

在小鼠實驗中，研究人員通過這一方法，實現了透過小鼠頭骨的透明皮膚直接觀察到其大腦表面的血管。同時，用于小鼠腹部皮膚后，其內臟器官也清晰可見，甚至可以看到將食物運送到消化道的肌肉收縮。最重要的是，該過程不涉及任何手術、切口或對小鼠骨骼或皮膚的損傷。

通過染色后，小鼠頭骨下方大腦血管的延時圖像。來源：美國國家科學基金會

溶液中使用的染料稱為FD&C黃色5號，這是經美國食品和藥物管理局認證的食用染料。這種合成染料經常用于橙色或黃色的零食薯片、糖果涂層、冰淇淋和烘焙食品中。不過，加州環境健康危害評估辦公室2021年的一項研究發現，這種色素與兒童的行為困難和注意力下降有關。

展望未來：

安全、臨時、非侵入性可視化活體動物內部

目前，研究人員尚未在人體上測試，還不清楚需要多少劑量的染料或輸送方法才能在人體上實現這一過程。研究人員表示，人類皮膚比老鼠皮膚厚約10倍。

斯坦福大學材料科學助理教授、資深作者郭松洪（音）稱：“展望未來，這項技術可以使靜脈更加清晰可見，從而簡化通過針頭抽血或注射液體的過程——特別是對于靜脈難以定位的老年患者。”

“此外，這項創新可以幫助早期發現皮膚癌，提高光穿透力，用于光動力和光熱療法等深層組織治療，并使基于激光的文身去除更加簡單。”郭松洪說。

歐子豪（音譯）和他發現的“顯形”溶液

倫敦帝國理工學院生物工程系高級講師克里斯托弗·羅蘭茲稱，他“很后悔”沒能想到這一點，這是基于被廣泛研究且長期存在的物理學原理：當一種材料吸收大量某一顏色的光時，它會將其他顏色的光彎曲得更多。

羅蘭茲和同一機構的實驗光學物理學家喬恩·戈雷茨基（未參與這項研究）同時認為，這種方法提供了一種新方法，可以以安全、臨時和非侵入性的方式可視化活體動物深層組織和器官的結構和活動。羅蘭茲還表示：“你把它涂在老鼠身上，就能看到老鼠吃了什么。它就是這么強大。”

不過，實現老鼠的完全隱形還為時尚早，因為目前無法讓骨頭變得透明。

歐子豪在接受采訪時說：“到目前為止，我們只測試了軟組織，包括大腦、肌肉和皮膚。還沒有對骨頭等硬組織進行太多研究，所以不確定是否能讓老鼠完全隱形，”不過他強調，“部分透明的（老鼠）已經提供了大量的研究機會來解答與發育、再生以及衰老有關的問題。”

紅星新聞記者 黎謹睿

編輯 郭宇 責編 官莉

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