Science：色素竟能使皮肤变透明直接看到脑血管、肝脏、肠道……

　　不知道有多少人会和小编一样，选择「透视眼」。可别想歪了！作为医学生，要是能自带“肉眼X光”，不知道多少问题将迎刃而解。

　　万万没想到，这个看似“科幻小说”中的场景，居然照进现实。最近，顶刊Science发布的重磅研究发现了一种能让动物变“透明”的方法——这并不是魔法，使用到的是生活中很常见的食用色素，柠檬黄（Tartrazine）。

　　柠檬黄，又称FD&C5号，是一种水溶性合成色素，可用于给食品添加鲜艳的或橙色调。在食品工业中，柠檬黄常见于各种各样的糖果、巧克力、汽水、功能饮料、烘焙食品等。根据欧洲食品安全局的建议，柠檬黄使用剂量2g/kg的情况下，不会产生毒性或其他不良影响。

　　来自斯坦福大学的研究团队惊讶地发现，柠檬黄能使活啮齿类动物的皮肤、肌肉和结缔组织变透明，这样研究者能直接穿过“透明腹部”观察到肠道运动或透过“隐形头皮”看到脑血管的动态变化。

　　不敢相信，如果未来某一天“柠檬黄透视色”能普及，将会像“透过玻璃一样”，简单且直接地看到动物的深层组织和器官的结构、活动和功能，无需任何侵入性检查。

　　不少读者读到这儿，是不是“将信将疑”？到底是在怎样的情形下，才能“让魔法发生”呢？难道在手臂上涂点橙子味的芬达（内含柠檬素），就能看到下面的血管了吗？

　　生物之所以不能被“一眼看穿”，是因为光的散射。由于生物物质结构的复杂性，不同物质有着不同的折射率（RI），具有低折射率的水基成分（如间质和细胞膜）与具有高折射率的脂基、蛋白基成分（如质膜、髓鞘和肌纤维）之间的差异，导致组织的不透明度。相反，如果能够大幅度减少光的散射，就能大大提高视野、荧光、非线性和超分辨率成像技术的效果。

　　基于上述原理，现有的减少散射的方法是缩小RI差异，比如：使用高RI的化学物质来代替水，或者去除脂质来产生全水的环境。这种方法从理论上看是可行的，但很少用于组织，毕竟想要从内去除水和脂质简直“要命”。

　　于是，研究者们“另辟蹊径”想了个新办法——往组织中加点强吸收分子，从而降低水和脂质之间的RI对比度，或许能提高生物组织的光学透明度。

　　经过严格的光学原理探究和筛查，包括非线性光学中的Kramers-Kronig关系式、洛伦兹振荡器模型等，柠檬黄“闯入”了研究者们的视野。

　　研究者发现，柠檬黄溶于水之后，能够减少水和脂质之间的折射率差异，使得组织变“透明”。最基础的散射介质实验显示，0.6M的酒石酸溶液使得原本浑浊（不透明）的胶体二氧化硅溶液变得完全透明，其效果甚至超过了传统的光学清除剂。

　　首先，研究者将柠檬黄溶液局部涂抹在“光头”小鼠的头皮上，并进一步使用激光散斑衬比成像（LSCI）来观察其头部的脑血管特征。

　　正常情况下，需要去除不透明的头皮之后，才能通过LSCI观察到脑血管的情况。但在涂抹了柠檬黄之后，神奇的事情来了！LSCI能直接显示出具有代表性的脑血管结构。当然，当用水冲洗掉头皮上的柠檬黄染色剂之后，透明效果又被逆转了。

　　不仅如此，柠檬黄同样能使得小鼠的腹部组织变透明。具体来说，研究者将柠檬部涂抹在的小鼠的腹部皮肤上并轻轻，发现腹部皮肤的颜色变深了，而且在红色窗口中变得更加透明。

　　这种透明效果究竟有多好呢？可以直接用肉眼观察到。研究者能透过“玻璃腹”看到内部的器官及其运动情况，包括肝脏、小肠、盲肠和膀胱，甚至不需要借助任何专门的成像设备，堪称“涂抹式x光”。

　　肌小节是骨骼肌和心肌的基本收缩单位，在肌肉功能中起到核心作用，且在神经肌肉疾病（如脊髓性肌萎缩症）中发挥重要作用。但现有的肌小节成像方法较为麻烦，需要向肌肉组织中植入微内窥镜，从而对肌小节中肌球蛋白杆的二次谐波产生（SHG）信号进行成像，以此观察。然而，在这种方法下，观察的视野会受到植入位置的限制。

　　但接触了柠檬黄之后，小鼠后肢上的皮肤变得透明。通过完整皮肤的直接SHG成像，大约在220mm的深度时观察到肌节的模糊的微观特征。

　　此外，通过收集同一深度的SHG信号，还能识别出肌小节的周期性结构。具体来说，研究者透过透明的后肢组织，在肌原纤维中发现了2.60±0.28mm的特征周期，这与肌小节的长度一致。

　　产生透明度、可用于动物、具有可逆性，这三个buff叠加之下，该发现可谓是“重大突破”了。这项研究有着非常广阔的应用前景，不仅能帮助科学家们以及医学/生物相关研究者更好地理解生物体内的运作机制，还能为疾病研究和治疗提供新视角。

　　不少人读到这儿有些“跃跃欲试”了？别以为小编不知道大家在想啥，不要妄图擦擦柠檬黄就能观察到自己的血流情况！

　　该技术仅处在早期阶段，目前只能使组织“透视”到3mm左右的深度，在较厚的组织和较大的动物面前有些“杯水车薪”了。举例来说，人类皮肤厚度大约是小鼠的10倍，所以想要运用于人类身上还有很长的路要走。

　　原标题：《科幻成真？Science重磅：色素竟能使皮肤变透明，直接看到脑血管、肝脏、肠道……》

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