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研究人員發(fā)現(xiàn),一種使多力多滋玉米片呈現(xiàn)橙色的染料能使小鼠組織變得透明。將這種染料涂在活小鼠的皮膚上,科學家便能透過組織觀察其結(jié)構,包括血管和內(nèi)臟。該方法可能為監(jiān)測醫(yī)學研究中使用的活體動物提供一種侵入性較小的方式。9月6日,相關成果發(fā)表于《科學》。
“這是一項重大突破。”美國霍華德·休斯醫(yī)學研究所生物學家Philipp Keller說。
這項技術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。構成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為這些折射率之間的對比導致光散射。研究人員推測,在這類組織中添加一種強烈吸收光的染料,可以縮小這些成分之間的折射率差距,使其變得透明。
“當一種材料在一種顏色上吸收了大量光時,它會在其他顏色上使光線彎曲得更厲害?!闭撐墓餐髡咧弧⒚绹固垢4髮W材料科學家洪國松(音)說。該團隊利用理論物理學預測了某些分子如何改變小鼠組織與光的相互作用。雖然有幾個候選分子,但研究人員把重點放在了檸檬黃上,這是加工食品中常用的一種染料。
“當它溶解在水中時,可使水像脂肪一樣彎曲光線?!焙閲烧f。當添加這種染料后,含有液體和脂質(zhì)的組織會變得透明,因為液體的光折射與脂質(zhì)的光折射變得匹配了。
研究人員證明了檸檬黃能夠使生雞胸肉薄片上的組織變得透明。然后,他們將染料涂抹在活小鼠皮膚的不同區(qū)域——將其涂抹在頭皮上,能夠仔細觀察微小血管;將其涂抹在腹部,可以清楚看到腸道隨著消化而收縮,并顯示出與呼吸相關的其他運動;將其涂抹在腿上,則能夠分辨出皮膚下的肌肉纖維。
這種技術只能使組織透明到皮下大約3毫米深度,因此,對于更厚的組織和較大的動物,目前的實際應用有限。
但由于檸檬黃是一種食用染料,所以將其用于活小鼠是安全的,而且這種方法是可逆的——當染料被洗掉后,皮膚就不再透明。這比現(xiàn)有的組織透明方法具有巨大優(yōu)勢?,F(xiàn)有方法通常不適合活體動物,需要使用化學物質(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)生的透明性是可逆的,可以在活體動物身上使用,“這將使許多人想要使用它”。在其他應用中,這種方法可能對旨在了解神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病的小鼠模型有用。
相關論文信息:https://doi.org/10.1126/science.adm6869
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