美科学家最新研究：小老鼠涂上“显形”溶液，大脑血管、内脏器官清晰可见

在赫伯特·乔治·威尔斯1897年创作的科幻小说《隐形人》中，主人公发明了一种血清，可以通过控制细胞对光线的弯曲方式，让体内细胞变得透明。

一百多年后，科学家发现了这种物质的真实版本——9月5日发表在《科学》杂志上的一项新研究发现，一种常用的食用色素可以使老鼠的皮肤暂时透明，让科学家能够看到它的器官功能。

这一突破可能会彻底改变生物医学研究，如果在人体上成功测试，将在医学和医疗保健领域有广泛的应用，比如使静脉更明显，以便抽血。

这项研究的第一作者、美国得克萨斯大学达拉斯分校物理学助理教授欧子豪（音）在一份声明中表示：“对于那些了解这背后的基本物理的人来说，这是有道理的；但如果你不熟悉它，它看起来就像一个魔术。”

▲溶液浓度不断增加后的透明度差异。来源：斯坦福大学

“魔法”展现：

让小鼠皮肤透明其实很简单

据悉，研究人员用水和一种名为柠檬黄的黄色食用色素混合，使活体小鼠头骨和腹部的皮肤变得透明。同时，在清洗残留的溶液后，这一现象立马消失，不会对动物造成伤害。

这利用了光学领域的知识——吸光染料分子通过抑制皮肤组织散射光的能力，来增强光线穿过皮肤的透射率。

这种染料与水混合后，会改变皮肤组织水相部分的折射率，使其与组织中蛋白质和脂肪的折射率更加匹配——这个过程类似于让一团雾气消散。

“我们将黄色染料（一种能够吸收大部分光线，尤其是蓝光和紫外线的分子）与皮肤（一种散射介质）结合在一起。单独来看，这两种物质会阻挡大部分光线穿过，但把它们放在一起时，就能实现小鼠皮肤的透明化。”欧子豪说。

“透明感需要几分钟才能显现出来，”欧子豪说，“这和面霜或面膜的作用原理类似：所需时间取决于分子扩散到皮肤的速度。”

在小鼠实验中，研究人员通过这一方法，实现了透过小鼠头骨的透明皮肤直接观察到其大脑表面的血管。同时，用于小鼠腹部皮肤后，其内脏器官也清晰可见，甚至可以看到将食物运送到消化道的肌肉收缩。最重要的是，该过程不涉及任何手术、切口或对小鼠骨骼或皮肤的损伤。

▲通过染色后，小鼠头骨下方大脑血管的延时图像。来源：美国国家科学基金会

溶液中使用的染料称为FD&C黄色5号，这是经美国食品和药物管理局认证的食用染料。这种合成染料经常用于橙色或黄色的零食薯片、糖果涂层、冰淇淋和烘焙食品中。不过，加州环境健康危害评估办公室2021年的一项研究发现，这种色素与儿童的行为困难和注意力下降有关。

展望未来：

安全、临时、非侵入性可视化活体动物内部

目前，研究人员尚未在人体上测试，还不清楚需要多少剂量的染料或输送方法才能在人体上实现这一过程。研究人员表示，人类皮肤比老鼠皮肤厚约10倍。

斯坦福大学材料科学助理教授、资深作者郭松洪（音）称：“展望未来，这项技术可以使静脉更加清晰可见，从而简化通过针头抽血或注射液体的过程——特别是对于静脉难以定位的老年患者。”

“此外，这项创新可以帮助早期发现皮肤癌，提高光穿透力，用于光动力和光热疗法等深层组织治疗，并使基于激光的文身去除更加简单。”郭松洪说。

▲欧子豪（音译）和他发现的“显形”溶液

伦敦帝国理工学院生物工程系高级讲师克里斯托弗·罗兰兹称，他“很后悔”没能想到这一点，这是基于被广泛研究且长期存在的物理学原理：当一种材料吸收大量某一颜色的光时，它会将其他颜色的光弯曲得更多。

罗兰兹和同一机构的实验光学物理学家乔恩·戈雷茨基（未参与这项研究）同时认为，这种方法提供了一种新方法，可以以安全、临时和非侵入性的方式可视化活体动物深层组织和器官的结构和活动。罗兰兹还表示：“你把它涂在老鼠身上，就能看到老鼠吃了什么。它就是这么强大。”

不过，实现老鼠的完全隐形还为时尚早，因为目前无法让骨头变得透明。

欧子豪在接受采访时说：“到目前为止，我们只测试了软组织，包括大脑、肌肉和皮肤。还没有对骨头等硬组织进行太多研究，所以不确定是否能让老鼠完全隐形，”不过他强调，“部分透明的（老鼠）已经提供了大量的研究机会来解答与发育、再生以及衰老有关的问题。”