驚！常見食用染料竟讓皮膚在醫學成像中消失

研究人員正在通過讓覆蓋的皮膚組織“隱形”來改變我們對內臟器官的呈現方式。

藉助一種常見的食用染料（經過些許改動），專家們研發出了一種新方法，能讓皮膚對可見光變得透明，從而觀察器官。

這個涉及局部使用食品安全染料的過程在動物受試者身上做了測試，並且在衆多的醫療應用中展現出良好前景。

“展望未來，這種技術能夠讓抽血時的靜脈更清晰可見，簡化基於激光的紋身去除操作，或者協助早期癌症的檢測與治療，”斯坦福大學的首席研究員之一郭鬆宏博士說道。

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爲了開發這種技術，研究人員探究了光怎樣與含有染料的生物組織相互作用。

他們預測了怎樣去操控決定光彎曲和散射的折射率，從而讓組織變得透明。

這項研究基於光學領域的基本見解，其中包括克拉默斯 - 克朗尼格關係和洛倫茲振盪——這些概念在 20 世紀 70 年代和 80 年代的教科書中均有記錄。

研究生研究員尼克·羅梅爾芬格是最早將這些光學理論及其在可見光中的應用相聯繫的人之一，他在國家科學基金會研究生研究獎學金的支持下工作。

羅梅爾芬格的工作對確定檸檬黃（FD＆C 黃 5 號）爲該過程的關鍵染料起到了重要作用。

“我們意識到，能讓材料對微波透明的相同修改可以針對可見光譜做出調整，且在醫學中具有潛在應用。”羅梅爾芬格說道。

在實驗室測試裡，研究人員把臨時的檸檬黃溶液用到小鼠身上，讓皮膚變得透明，還揭示出了大腦中的血管錯綜複雜的網絡以及腹部的內部活動。

一旦進行沖洗，透明效果就消失了，沒有長期的不良後果。該團隊猜測，注射染料或許能在生物體內提供更深入的可見程度。

歐子豪作爲該研究的主要作者，主導了研究的實驗階段。“我們訂購了一系列強力染料，並且仔細評估了每種染料的光學特性，”歐說道。

在評估過程中，一個關鍵工具是橢圓偏振儀，這是一種通常用於半導體制造的設備，然而在預測染料的光學特性方面卻至關重要。

國家科學基金會的項目官員理查德·納什強調了可使用的先進研究設施的重要性。

“雖然像橢圓偏振儀這樣的基本工具很少成爲頭條新聞，但是在像這樣用於非典型用途時，它發揮着關鍵作用，”納什說。

洪博士着重強調了資金在項目成功中所發揮的作用，尤其是在疫情期間。

在最具挑戰的時期，國家科學基金會的支持對我們能夠繼續工作發揮了關鍵作用，”洪博士說。“國家科學基金會資助所提供的靈活性和鼓勵，讓我們得以在該領域探索全新的、未曾涉足的領域。”

作爲一名光學研究人員，國家科學基金會項目官員亞當·沃克斯對研究團隊在基礎物理學方面的新穎應用感到驚訝。

“這個團隊以一種令人興奮的全新方式運用了克拉默斯-克朗尼格關係，展示了一種強吸收染料是如何讓皮膚變得透明的，”沃克斯說。

皮膚透明度的這一突破可能會給生物學和醫學領域帶來應用，比如從更高效的診斷成像到改進的癌症治療。

隨着洪博士的實驗室持續探索這個令人興奮的新領域，醫學成像的未來看上去一片光明。

然而，需要注意的是，這種利用染料實現組織透明成像的技術尚未在人類身上進行測試。

在醫療應用中使用染料必須始終遵循嚴格的安全準則，並且在沒有適當醫療監督的情況下，絕對不能（對人或動物）使用或讓人或動物攝入。

該研究發表在《科學》雜誌上。