Пищевой краситель, который помогает придать определенным газировкам и закускам оранжевый оттенок, делает кожу мыши почти полностью прозрачной, и это может помогать в исследованиях. Такой эффект тартразина, также известного как Yellow 5, описан в исследовании, опубликованном в журнале Science.
Самые передовые на сегодня методы оптической визуализации (то есть неинвазивные и независящие от излучения) могут позволить ученому увидеть пару миллиметров в живой ткани, но новый метод может сделать детали глубиной более сантиметра видимыми невооруженным глазом.
Метод прост: надо втирать раствор тартразина в кожу безволосой мыши в течение нескольких минут или использовать микроиглы. Это позволяет достичь «полной оптической прозрачности в красной области видимого спектра», согласно исследованию. Смойте краситель, и кожа вернется в свое естественное непрозрачное состояние, пишет Popular Science.
«Биологические ткани, такие как кожа, обычно непрозрачны, потому что свет рассеивается, проходя через них», — говорит Госонг Хонг, соавтор исследования и биоинженер Стэнфордского университета.
Плоть животных представляет собой матрицу из различных материалов, в основном воды и жиров, и эти два типа соединений преломляют свет под разными углами, объясняет он. Частица света, или фотон, проходящий через ткань в обычных условиях, движется от частицы воды к липидной частице, отскакивая, проходя длинный извилистый путь и часто поглощаясь одной из многочисленных молекул, с которыми сталкивается по пути.
Но краситель тартразин, благодаря своей мощной абсорбции синих длин волн света, изменяет показатель преломления воды, делая его гораздо ближе к показателю преломления жира, говорит Хонг.
В результате фотон может проходить через кожу почти так же, как если бы ткань была однородной. Он проходит по более короткому пути, избегая всех отскоков и изменений угла, которые увеличивают вероятность поглощения света, в конечном итоге освещая внутренности мыши.
Хонг и его коллеги пришли к своему точному методу, моделируя, как различные красители будут изменять путь прохождения света в тканях. Они остановились на Yellow 5 и нескольких других пигментах в качестве кандидатов на улучшение прозрачности. Затем они протестировали его на жидкости, смешанной с частицами кремния, сырой куриной грудке, живых мышах и других образцах тканей мышей, измеряя, насколько быстро и глубоко диспергируется краситель. Они также объединили краситель с другими методами оптической микроскопии, показав, что тартразин можно использовать для улучшения существующих технологий.
Наконец, они провели первоначальный анализ токсичности, изучая краткосрочные и долгосрочные эффекты у своих подопытных грызунов и отслеживая, как быстро мыши выводят краситель из организма. Это занимает около 24 часов, вызывает небольшое воспаление или раздражение и показывает «минимальную системную токсичность».
Однако метод пока не идеален и не может, например, сделать невидимой всю живую мышь или немедленно позволить нам увидеть внутреннюю работу человеческого живота. Во-первых, краситель может проникать в ткани только до определенной глубины, поэтому он не будет столь полезен для визуализации через более толстую, менее проницаемую плоть типа человеческой. Кроме того, хотя краситель уменьшает рассеяние фотонов, он не устраняет его полностью.
Если краситель окажется безопасным при местном применении для людей, в конечном итоге его можно будет использовать для самых разных целей, таких как раннее выявление рака кожи, облегчение процесса рутинных заборов крови для людей с трудноразличимыми венами, ускорение лазерного удаления татуировок или усиление фототермического лечения рака, говорит Хонг.