令人难以置信的实验揭示了使皮肤透明的方法

在这项看似科幻小说的生物操控壮举中，研究人员已经将活体老鼠的身体部分变得透明。

斯坦福大学材料科学家欧子豪及其同事开发出一种生物安全的染料，通过调整细胞周围液体的光散射能力，使组织变得透明。

人们希望类似的策略最终能让研究人员清楚地观察生物体内部运作时的内部运作情况。

“展望未来，这项技术可以使静脉更加清晰可见，方便抽血，使基于激光的纹身去除更加简单，或者有助于癌症的早期发现和治疗。”说斯坦福大学材料科学家郭松洪。

当特定波长的光穿过具有不同折射特性的材料时，它会向各个方向散射，使材料看起来不透明。这在很大程度上解释了为什么即使是薄层组织及其周围的液体（例如构成动物皮肤的液体）通常也不透明。

当这些生物材料具有相同的折射率时，光线可以从更深的组织反射并整齐地穿过边界，从而提供一定程度的分辨率，否则会因散射而丢失。这种情况已经自然地发生在一些动物身上，包括玻璃蛙（玻璃蛙)和斑马鱼(斑马鱼）。

在非透明组织中实现这一目标的一种方法是输送一种吸收特定波长入射光的物质。基于所谓的Kramers-Kronig 关系意味着对一个特征进行微调可以使另一个特征在精确的程度上发生改变。

研究人员发现一种食品安全染料，称为柠檬黄可以吸收一定比例的正确颜色的光，从而允许研究人员改变细胞周围液体的折射率并显著减少散射。

“这种染料具有生物相容性——对生物体来说是安全的。”解释欧说：“此外，它非常便宜和高效；我们不需要太多的能源就能工作。”

摩擦橙黄色混合物柠檬黄将染料和水涂抹到老鼠皮肤上，工程师们就能看到血管和器官的细节，甚至还能观察到测试动物消化道的收缩肌肉。

“透明度需要几分钟才能出现，”欧说“所需时间取决于分子扩散到皮肤的速度。”

完成后，染料就可以洗掉，让皮肤再次变得不透明。任何渗透到体内深处的柠檬黄最终都会被尿液​​排出。

“作为一名光学专业人士，我很惊讶他们如何从 Kramers-Kronig 关系中获益良多 —— 这是一个如何利用基础光学知识创造新技术（包括生物医学）的很好例子？”说支持该项工作的美国国家科学基金会项目官员亚当·瓦克斯 (Adam Wax)。

然而，人类皮肤比老鼠厚 10 倍左右，因此目前尚不清楚类似的方法是否适用于我们。研究人员热衷于下一步探索这一点。

这项研究发表于科学。