日前(1日)，美國史丹福大學(Stanford University)研究人員發現，將食品常用的黃色4號色素塗在活體實驗鼠皮膚上，可直接以肉眼觀察到腦部血管、腹中內臟結構、腸道蠕動以及腿部肌肉纖維組織，成為低侵入性、革命性的活體動物研究方法，不過目前只能使3 mm左右厚度的組織透明，還無法應用到大動物身上。該研究發表於《Science》。
 
研究人員表示，構成皮膚和肌肉等組織的液體、脂肪和蛋白質對於光線均有不同的折射率：水性液體的折射率較低，而脂質和蛋白質的折射率較高，這些折射率之間的差異導致光被散射，導致我們一般無法直接看到組織，
 
研究人員指出，這項技術原理是改變身體組織與光相互作用的方式。研究人員推測，若將這類組織添加可強烈吸收光的染料，可以縮小不同折射率之間的差距，讓它們透明化。
 
史丹佛材料科學與工程系教授洪國松(Guosong Hong)指出，當不同的組織吸收很多同一種顏色的光，也會改變組織對於其他顏色光的折射率。
 
研究人員運用理論物理學(theoretical physics)篩選來預測某些分子會如何改變小鼠組織與光的相互作用，接著，從中發現了幾種候選材料。
 
但研究團隊特別從中使用食用黃色四號(TARTRAZINE, FD&C Yellow 5)來進行實驗，洪國松表示，當食用色素4號溶解在水中時，會讓水對光的折射率像脂肪一樣。
 
 因此，在添加染料後，因為液體的光折射率與脂質相符時，就能讓同時含有液體和脂質的組織會變得透明。
 
研究人員首先證明了黃色4號色素能夠讓生雞胸肉薄片上的組織變得透明，接著將染料按摩到活體小鼠皮膚的各區域。
 
研究人員發現，將染料塗在頭皮上時，可以明顯地觀察到微小的鋸齒狀血管。
 
而將染料塗在小鼠腹部，則可透過觀察螢光蛋白標記的腸道神經元變化，清楚看到小鼠腸道的消化收縮，並可觀察到與呼吸相關的其他運動。
 
研究團隊還在小鼠的腿上塗上該溶液，發現能清楚看到皮膚下肌肉纖維中的肌節(sarcomere)。
 
不過，該技術只能使3 mm左右厚度的組織透明，因此目前應用到較厚的組織和較大的動物身上仍然有限。
 
由於這個方法是使用食用色素，因此在活體小鼠身上使用十分安全，且該方法是可逆的，當沖洗掉染料後，皮膚就會恢復不透明。
 
這技術與現有的組織透明方法相比，具有巨大的優勢，目前的方法通常不適用於活體動物，通常需要使用化學物質來改變某些組織成分的折射率，或將組織去除。
 
參考資料：https://doi.org/10.1038/d41586-024-02887-4
論文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm6869
 
(編譯/李林璦)