研究人员发现,一种使多力多滋呈橙色的染料也可能增加小鼠组织的透明度。将染料涂在活体小鼠的皮肤上,科学家们可以透过组织观察底层结构,包括血管和内脏器官。 9月6日的那个科学描述的方法 1可以提供一种侵入性较小的方法来监测医学研究中使用的活体动物。
“这是一个重大突破,”位于弗吉尼亚州阿什本的霍华德休斯医学研究所珍妮莉亚研究园的生物学家菲利普·凯勒说。
该技术的工作原理是改变身体通常不透明的部分与光相互作用的方式。构成皮肤和肌肉等组织的液体、脂肪和蛋白质具有不同的折射率(衡量材料弯曲光线程度的指标):水性成分的折射率较低,而脂质和蛋白质的折射率较高。组织看起来不透明,因为这些折射率之间的对比导致光散射。研究人员推测,在这些组织中添加一种强烈吸收光的染料可以缩小组件折射率之间的差异,足以使它们透明。

“如果一种材料吸收大量一种颜色的光,它就会更多地弯曲其他颜色的光,”该研究的作者、加州斯坦福大学的材料科学家郭松红说。该团队利用理论物理学来预测某些分子将如何改变小鼠组织与光的相互作用。出现了几种候选材料,但该团队重点关注柠檬黄或 FD&C Yellow 5,这是许多加工食品中常用的着色剂。 “当柠檬黄溶解在水中时,它会使水变得更柔韧,类似于脂肪,”洪说。当添加染料时,含有液体和脂质的组织变得透明,因为来自液体的光的折射与脂质的光的折射相等。
透明皮肤
研究人员展示了柠檬黄使生鸡胸肉薄片上的组织透明的能力。然后他们将染料按摩到活老鼠皮肤的不同区域。通过将染料涂在头皮上,研究小组能够研究血管的微小之字形图案。将其应用到腹部可以清晰地观察小鼠消化过程中的肠道运动,并揭示与呼吸相关的其他运动。研究小组还在小鼠的腿上使用了该溶液,并能够检测到皮肤下的肌肉组织。
该技术只能使深度约3毫米的组织透明,因此目前其实际用途仅限于较厚的组织和较大的动物。
但由于柠檬黄是一种食用染料,它对活老鼠来说是安全的,而且该方法是可逆的——当染料被冲洗掉时,皮肤就会再次变得不透明。与生产透明组织的现有方法相比,这提供了一个主要优势,现有的透明组织通常不适合活体动物,并且通常需要使用化学品来改变某些组织成分的折射率或完全去除它们。
事实上,这种方法具有透明性、可逆性,并且可以用于活体动物,“这使得它成为很多人想要使用的显而易见的东西,”凯勒说。他认为,除其他外,它对于想要了解神经系统和神经退行性疾病的小鼠模型可能很有用。
