科幻情節成真?史丹佛最新研究 常見食用色素能讓皮膚暫時變透明
美國史丹佛大學研究發現,一種普通的食用色素能使皮膚、肌肉與結締組織暫時變透明,可藉此透視活體老鼠的大腦和身體。研究人員說,這種技術尚未在人類身上實驗,將來可望用於定位傷勢與腫瘤位置。
英國衛報報導,史丹佛研究人員將酒石黃(tartrazine, 又稱黃色四號)染料塗抹在老鼠腹部,讓肝臟、腸道和膀胱透過腹部皮膚清晰可見,塗抹在老鼠頭皮上則可看到腦部血管。洗去溶液後,老鼠皮膚則恢復正常。
該計畫資深研究員洪國松博士(Guosong Hong)表示:「醫生只需檢視患者的組織來診斷深層腫瘤,不用進行侵入性切片手術。這種技術也可減少靜脈抽血的疼痛,因為抽血者能輕鬆在皮膚下找到靜脈。」
這手法與英國作家威爾斯1897年科幻小說《隱形人》的情節不謀而合,該書中的天才科學家發現,隱形的秘訣在於將物體的折射率(即彎曲光線的能力)變得與周圍空氣的折射率相符。
當光線穿透生物組織時,大部分會因為內部結構(如脂肪膜和細胞核)的折射率不同而發生散射。當光線從一個折射率轉換到另一個時會發生彎曲,使得組織變得不透明。道理就如同將一支筆放進一杯水中,筆看起來呈現彎曲。
史丹佛大學歐子豪博士(Zihao Ou, 音譯)和同事提出一個看似違背直覺的理論:特定染料能讓某些波長的光更容易穿透皮膚和其他組織。吸收性強的染料會改變組織吸收後的折射率,使科學家能夠匹配不同組織的折射率,從而抑制散射現象。
在《科學》(Science)期刊描述的一系列實驗中,研究人員先將新鮮雞胸肉浸泡在酒石黃染料數分鐘,之後可見雞胸肉在紅光下變透明。酒石黃常用於美國零食多力多滋(Doritos)與SunnyD柳橙汁等食品。
這種染料減少身體組織內的光散射,使光能更深入穿透。該團隊接著將染料抹在一隻老鼠的腹部,使腹部皮膚變透明,露出腸道器官。另一項實驗中,他們將染料抹在老鼠剃光的頭部,並使用雷射散斑成像技術看到腦部血管。
「研究最令人驚訝的是,我們常以為染料分子會讓東西變不透明。例如在水中加入藍筆墨水,加得愈多,能透過的光線就愈少。實驗中,我們在通常會散射光的不透明物質如肌肉或皮膚中,溶解酒石黃色素;添加的染料愈多,物質就愈清晰。但只有在光譜的紅光部分。」洪國松表示。
研究人員稱這個過程「可逆、可重複」,染料洗掉後皮膚就變回自然膚色。目前,透明度僅限於染料穿透的深度,但洪國松表示,微針貼片或注射可能將染料傳遞得更深。這個程序尚未做過人體試驗,研究人員需要證明安全性,特別是皮下注射染料。
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