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研究人員發(fā)現(xiàn)，一種使多力多滋薯片呈現(xiàn)橙色的染料也能使小鼠組織變得透明。將這種染料應(yīng)用于活小鼠的皮膚，科學(xué)家能夠透過組織觀察下面的結(jié)構(gòu)，包括血管和內(nèi)臟。
9月6日，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》，這種方法可能為監(jiān)測醫(yī)學(xué)研究中使用的活體動(dòng)物提供一種侵入性更小的方式。
一種能使小鼠組織變得透明的染料可能在醫(yī)學(xué)研究中有應(yīng)用。圖片來源：dra_schwartz/Getty
“這是一個(gè)重大突破。”美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所生物學(xué)家Philipp Keller說。
這項(xiàng)技術(shù)的工作原理是改變通常不透明的身體組織與光的相互作用。構(gòu)成如皮膚和肌肉等組織的液體、脂肪和蛋白質(zhì)具有不同的折射率：含水成分具有較低的折射率，而脂質(zhì)和蛋白質(zhì)具有較高的折射率。組織看起來不透明是因?yàn)檫@些折射率之間的對(duì)比導(dǎo)致光散射。研究人員推測，在這類組織中添加強(qiáng)烈吸收光的染料，可以縮小這些成分之間的折射率差距，使其變得透明。
“當(dāng)一種材料在一種顏色上吸收了大量光時(shí)，它會(huì)在其他顏色上更多地彎曲光。”論文的共同作者之一、美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)家Guosong Hong說。該團(tuán)隊(duì)利用理論物理學(xué)預(yù)測某些分子將如何改變小鼠組織與光的相互作用。雖然有幾個(gè)候選分子，但團(tuán)隊(duì)專注于檸檬黃，或稱FD&C黃5號(hào)，這是許多加工食品中常用的一種染料。
“當(dāng)它溶解在水中時(shí)，可使水像脂肪一樣彎曲光線。”Hong說。當(dāng)添加這種染料時(shí)，含有液體和脂質(zhì)的組織變得透明，因?yàn)橐后w的光折射與脂質(zhì)的光折射相匹配。
研究人員證明了檸檬黃能夠使生雞胸脯薄片上的組織變得透明。然后，他們將染料按摩到活小鼠皮膚的不同區(qū)域。將染料涂在頭皮上，研究小組能夠仔細(xì)觀察微小的血管；將其涂抹在腹部，可以清楚地看到小鼠的腸道隨著消化而收縮，并顯示出與呼吸相關(guān)的其他運(yùn)動(dòng)；將其用于小鼠的腿上，能夠分辨出皮膚下的肌肉纖維。
這種技術(shù)只能使組織透明到大約3毫米的深度，因此目前對(duì)于更厚的組織和較大的動(dòng)物的實(shí)際應(yīng)用有限。
但是因?yàn)闄幟庶S是一種食用染料，所以在活體小鼠身上使用是安全的，而且這種方法是可逆的——當(dāng)染料被洗掉時(shí)，皮膚就會(huì)恢復(fù)不透明。這比現(xiàn)有的使組織透明的方法具有巨大的優(yōu)勢，現(xiàn)有的方法通常不適合活體動(dòng)物，并且通常涉及使用化學(xué)物質(zhì)改變某些組織成分的折射率，或者將組織成分全部去除。
Keller說，這種方法產(chǎn)生的透明度是可逆的，可以在活體動(dòng)物身上使用，“這將使許多人想要使用它”。在其他應(yīng)用中，這種方法可能對(duì)旨在了解神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病的小鼠模型有用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adm6869
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