吸光染料把動物皮膚變成“透明窗”

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皮膚是一種散射介質，像霧一樣散射光線，因此是不透明的。據近日出版的《科學》雜志報道，美國得克薩斯大學達拉斯分校與斯坦福大學的聯合研究團隊在生物成像技術領域取得了一項突破性進展：在活體小鼠頭部和腹部皮膚上涂抹水與檸檬黃的混合液，讓這些區域變得透明。該過程在動物試驗中可逆，有望用于確定損傷部位、監測消化系統疾病、識別癌癥等，在廣泛的醫學診斷中發揮重要作用。

散射會導致光在穿過身體組織時改變路徑，而各組織的折射率存在差異。一些能吸收光線的染料可在廣泛折射率范圍內有效地引導光線均勻通過，從而使生物組織變得透明。

研究人員發現，檸檬黃是一種非常有效的吸光染料，主要吸收藍光和紫外線。當檸檬黃溶解在水中并被組織吸收時，其分子結構完美匹配折射率，可防止光線散射，進而實現透明效果。

研究人員解釋說，產生這種“魔術”般的效果，是因為將吸光的染料分子溶解在水中，會改變溶液的折射率，從而與脂質等組織成分的折射率相匹配。本質上，染料分子減少了光在皮膚組織中的散射，如同驅散了一團霧。

在小鼠實驗中，研究人員將水和染料溶液涂抹在小鼠頭部和腹部皮膚上。當染料完全滲透到皮膚中，皮膚就會變透明。這一過程需要幾分鐘時間，與面霜或面膜作用原理類似，所需時間取決于分子滲透到皮膚中的速度。當染料被沖洗掉后，組織迅速恢復到正常的不透明狀態。滲透到皮膚中的染料會在48小時內代謝并通過尿液排出。

這項技術能夠解析微米級別的特征，甚至增強了顯微鏡觀察效果。通過透明的頭部皮膚，研究人員可直接觀察到大腦表面的血管;在腹部，他們觀察到了內部器官、肌肉收縮和消化道蠕動推動食物移動。

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