RW Space

С помощью дикой биологической манипуляции, которая кажется прямо из научной фантастики, исследователи сделали части живых мышей прозрачными.

Ученый-материаловед из Стэнфордского университета Цзихао Оу и его коллеги разработали биологически безопасный краситель, который делает ткани прозрачными, используя светорассеивающие способности окружающих клеток клеток.

Мы надеемся, что аналогичные стратегии будут реализованы аналогичным образом. в конечном итоге позволит исследователям четко наблюдать за работой внутренних органов организма, пока они функционируют внутри живого тела.

«В перспективе эта технология может сделать вены более видимыми для взятия крови, сделать татуировки с помощью лазера. удаление будет более простым или поможет в раннем выявлении и лечении рака», — говорит специалист по материалам Стэнфордского университета Гуосун Хун.

Когда свет определенной длины волны пересекает материалы с разными преломляющими свойствами, он рассеивается во всех направлениях, в результате чего материал кажется непрозрачным. Во многом именно поэтому даже тонкие слои тканей и окружающие их жидкости, например те, что составляют кожу животного, обычно не прозрачны.

Когда такие биологические материалы имеют одинаковый показатель преломления, световые лучи могут отражаться из более глубоких тканей и может аккуратно пересекать границу, обеспечивая уровень разрешения, который в противном случае был бы потерян из-за рассеяния. Это уже происходит естественным образом у некоторых животных, в том числе у стеклянных лягушек (Hyalinobatrachium fleischmanni) и рыбок данио (Danio rerio).

Один из способов добиться этого в непрозрачных тканях — доставить вещество, которое поглощает падающий свет очень определенных длин волн. Математическая связь между поглощением материала и его преломлением, основанная на так называемом соотношении Крамерса-Кронига, означает, что точная настройка одной характеристики позволяет изменить другую в точной степени.

Исследователи обнаружили безопасный для пищевых продуктов краситель под названием тартразин может поглощать часть света нужного цвета, позволяя исследователям изменять показатель преломления жидкости, окружающей клетки, и уменьшать рассеяние. значительно.

«Краситель биосовместим – он безопасен для живых организмов», – объясняет Оу. «Кроме того, он очень недорог и эффективен; для работы нам не нужно много его».

Втирание смеси оранжево-желтого красителя тартразина и воды в кожу мыши позволило инженерам увидеть детали кровеносных сосудов и органов и даже наблюдать за сокращением мышц пищеварительного тракта подопытного животного.

«Для появления прозрачности требуется несколько минут», — говорит Оу. «Необходимое время зависит от того, насколько быстро молекулы диффундируют в кожу».

После этого краситель можно смыть, и кожа снова станет матовой. Любой тартразин, проникший глубже в организм, в конечном итоге будет выведен из организма.

″Как специалист по оптике, я поражен тем, как они получили так много от использования отношений Крамерса-Кронига — отличный пример того, как фундаментальные знания в области оптики можно использовать для создания новых технологий, в том числе в биомедицине», — говорит Адам Вакс, руководитель программы Национального научного фонда США, поддержавший эту работу. p>

Однако человеческая кожа примерно в 10 раз толще мышиной, поэтому пока неясно, сработает ли на нас подобный метод. Исследователи заинтересованы в дальнейшем изучении этого вопроса.

Это исследование было опубликовано в журнале Science.