無需手術 就能直視小鼠內部器官 食用色素 把皮膚變透明了

編譯/韋士塔 |2024.09.28
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科學家使用食用染料,使小鼠皮膚暫時透明。圖/德州大學達拉斯分校
研究人員使小鼠的皮膚暫時透明,觀察其器官。圖/史丹福大學官網
用檸檬黃對組織進行染色,可顯示小鼠頭骨下方大腦血管的延時影像。圖/NSF官網
檸檬黃是常見的食用色素。圖/NSF官網
肌肉組織在檸檬黃溶液中浸泡後,變成透明。圖/史丹福大學官網

編譯/韋士塔

科學家近來發現,一種常見的黃色食用色素竟可讓動物的皮膚變透明,無需透過手術就能直視牠們的內部器官。這項研究成果,似乎讓知名科幻小說作家威爾斯(HG Wells)作品《隱形人》的劇情成為現實。

美國史丹福大學材料科學家洪國松(Guosong Hong)博士和研究團隊把這項研究成果發表於《科學》(Science)期刊,論述這種創新的非侵入性技術將如何為醫學研究帶來重要突破。

洪國松博士指出,這種特點擁有龐大潛力,未來可能在不侵入身體的情況下進行器官檢測。如果能應用在人體上,將可更準確掌握受傷部位或腫瘤的位置。

報告指出,過去要看見皮膚下方的器官或組織,通常仰賴X光、超音波、磁共振造影或內視鏡。然而,研究團隊把一種稱為檸檬黃(Tartrazine)的食品添加物塗抹在小鼠的腹部與頭皮後,竟可清楚看到小鼠體內的肝臟、腸道、膀胱及大腦血管。只要將這種色素洗去,皮膚就能恢復成原本顏色。

史丹福大學的研究團隊解釋,當光線照射在生物組織上,其中的結構具有不同的折射率,使光線往各方向散去,導致皮膚看起來不透明。例如水溶性成分的折射率低、脂質與蛋白質的折射率高;現階段有幾項技術可透過去除脂質,保留水凝膠,使組織變得透明,但目前仍無法用於活體動物。

史丹福大學的創新技術,運作原理是利用檸檬黃吸收特定波長的光(藍光),縮減了水、脂質的折射率差異,只需幾秒鐘就能使皮膚變得透明。讓外界感到有趣的是,這個原理與《隱形人》描述的情節吻合;這部作品中的主角是一名天才科學家,他發現讓物體隱形的祕訣是把人體結構的折射率變得跟空氣一樣。

這項技術的驚人之處在於,食用色素通常會讓物體變得不透明,但檸檬黃會讓組織在紅光光譜下變得更透明。

研究團隊一開始是用雞胸肉薄片進行測試,接著把檸檬黃塗抹在小鼠剃毛的腹部皮膚,觀察到心臟跳動及食物如何通過腸道,而且塗抹在頭皮後,透過儀器可以看見大腦的神經元活動(小鼠頭骨較薄且具半透明性)。

目前,這項技術的透明效果僅限於食用色素能滲透的3毫米深度,研究團隊發現把檸檬黃注射到皮下,可以看到更深層的組織結構,從而擴大技術的應用範圍。

雖然該技術尚未在人類身上進行測試,但未來它有助於醫生無需進行侵入性手術,就能檢測深層腫瘤或定位損傷部位。這項發現為醫學研究和動物模型研究開啟了新的大門。不僅能觀察動物的內部結構,還可能以非侵入性方式來診斷疾病。

洪國松博士表示:「醫生只需檢視患者的組織,就能診斷深層腫瘤,不須進行侵入性的切片手術。另外,新技術也有助減少靜脈抽血的疼痛,因為抽血者能準確找到皮膚下的靜脈。」

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