吸光染料把動(dòng)物皮膚變成“透明窗”

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來(lái)源標題：吸光染料把動(dòng)物皮膚變成“透明窗”

皮膚是一種散射介質(zhì)，像霧一樣散射光線(xiàn)，因此是不透明的。據近日出版的《科學(xué)》雜志報道，美國得克薩斯大學(xué)達拉斯分校與斯坦福大學(xué)的聯(lián)合研究團隊在生物成像技術(shù)領(lǐng)域取得了一項突破性進(jìn)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(guò)程在動(dòng)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(xué)診斷中發(fā)揮重要作用。

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

研究人員發(fā)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(xiàn)。當檸檬黃溶解在水中并被組織吸收時(shí)，其分子結構完美匹配折射率，可防止光線(xiàn)散射，進(jìn)而實(shí)現透明效果。

研究人員解釋說(shuō)，產(chǎn)生這種“魔術(shù)”般的效果，是因為將吸光的染料分子溶解在水中，會(huì )改變溶液的折射率，從而與脂質(zhì)等組織成分的折射率相匹配。本質(zhì)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(shí)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(huì )變透明。這一過(guò)程需要幾分鐘時(shí)間，與面霜或面膜作用原理類(lèi)似，所需時(shí)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(tài)。滲透到皮膚中的染料會(huì )在48小時(shí)內代謝并通過(guò)尿液排出。

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

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