Открытие ученых можно использовать для обнаружения травм или опухолей
Ученые обнаружили, что обычный пищевой краситель временно делает кожу и мышцы прозрачными. Исследователи говорят, что процедура, которая пока не была протестирована на людях, в конечном итоге может быть использована для обнаружения травм или опухолей.
Исследователи, изучающие мозг и тела живых животных, обнаружили, что обычный пищевой краситель может временно сделать кожу, мышцы и соединительную ткань прозрачными.
По данным The Guardian, нанесение красителя на живот мыши сделало ее печень, кишечник и мочевой пузырь отчетливо видимыми через кожу живота, в то время как нанесение его на кожу головы грызуна позволило ученым увидеть кровеносные сосуды в мозге животного.
По словам исследователей из Стэнфорда, обработанная кожа вернулась к своему нормальному цвету после того, как краситель был смыт. По словам исследователей из Стэнфорда, эта процедура открывает множество потенциальных применений для людей, от обнаружения травм и вен для забора крови до мониторинга расстройств пищеварения и обнаружения опухолей.
«Вместо того, чтобы полагаться на инвазивную биопсию, врачи могли бы диагностировать глубоко расположенные опухоли, просто исследуя ткани человека без необходимости инвазивного хирургического удаления», — сказал доктор Гуосонг Хонг, старший научный сотрудник проекта. «Эта техника потенциально может сделать забор крови менее болезненным, помогая флеботомистам легко находить вены под кожей».
Этот трюк перекликается с подходом Гриффина, персонажа знаменитого романа Герберта Уэллса 1897 года «Человек-невидимка», в котором блестящий, но обреченный ученый обнаруживает, что секрет невидимости заключается в сопоставлении показателя преломления объекта, или способности преломлять свет, с показателем окружающего воздуха.
Когда свет проникает в биологическую ткань, большая его часть рассеивается, поскольку структуры внутри, такие как жировые мембраны и ядра клеток, имеют разные показатели преломления. Когда свет переходит от одного показателя преломления к другому, он преломляется, делая ткань непрозрачной. Это похоже на то, как карандаш кажется согнутым, если его опустить в стакан с водой.
Д-р Цзыхао Оу и его коллеги из Стэнфорда выдвинули контринтуитивную теорию о том, что определенные красители могут облегчить прохождение света определенных длин волн через кожу и другие ткани. Сильно поглощающие красители изменяют показатель преломления тканей, которые их поглощают, что позволяет ученым сопоставлять показатели преломления различных тканей и подавлять любое рассеяние.
В серии экспериментов, опубликованных в журнале Science, исследователи показали, как свежие куриные грудки становились прозрачными для красного света в течение нескольких минут после погружения в раствор тартразина, желтого пищевого красителя, используемого в одной из марок американских картофельных чипсов и других продуктов. Краситель уменьшал рассеивание света внутри ткани, позволяя лучам проникать глубже.
Затем команда нанесла желтый краситель на низ живота мышей, сделав кожу на животе прозрачной и обнажив кишечник и внутренние органы грызуна. В другом эксперименте они нанесли краситель на бритую голову мыши и, используя технику, называемую лазерной спекл-контрастной визуализацией, увидели кровеносные сосуды в мозге животного.
«Самое удивительное в этом исследовании то, что мы обычно ожидаем, что молекулы красителя сделают вещи менее прозрачными. Например, если вы смешиваете синие чернила ручки с водой, чем больше чернил вы добавляете, тем меньше света может пройти через воду», — говорит доктор Хонг. «В нашем эксперименте, когда мы растворяли тартразин в непрозрачных материалах, таких как мышцы или кожа, которые обычно рассеивают свет, чем больше тартразина мы добавляли, тем более прозрачным становился материал. Но только в красной части светового спектра. Это противоречит тому, что мы обычно ожидаем от красителей».
Исследователи описывают этот процесс как «обратимый и повторяемый», при этом кожа возвращается к своему естественному цвету после того, как краситель смывается. На данный момент прозрачность зависит от того, насколько глубоко проникает краситель, но доктор Хонг отмечает, что микроиглы или инъекции могут позволить красителю проникнуть глубже.
Процедура еще не была протестирована на людях, и исследователям нужно будет доказать, что она безопасна для использования, особенно если краситель вводится под кожу.
Другие могут извлечь выгоду из этого открытия. Многие ученые изучают естественно прозрачных животных, таких как данио-рерио, чтобы увидеть, как у живых существ развиваются органы и признаки таких заболеваний, как рак. Прозрачные красители можно использовать для изучения гораздо более широкого круга животных.
В сопроводительной статье Кристофер Роулендс и Джон Горецки из Имперского колледжа Лондона говорят, что процедура будет представлять «чрезвычайно широкий интерес», поскольку в сочетании с современными методами визуализации она может позволить ученым визуализировать весь мозг мыши или обнаруживать опухоли под тканями толщиной в сантиметр. «Г. Г. Уэллс, который изучал биологию у Т. Г. Хаксли в студенческие годы, несомненно одобрил бы это», — пишут они.