Ученые объясняют, что, когда человек смотрит на объекты, свет, отражающийся от них, позволяет глазам различать формы и цвета. Однако живые ткани, такие как кожа, ведут себя иначе, поскольку они состоят из воды, белков и жиров, которые преломляют свет под разными углами. Чтобы решить эту проблему, исследователи долгое время разрабатывали более сложные методы визуализации, такие как двухфотонная микроскопия и флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне. Однако многие из этих методов требуют использования вредных химических веществ или действуют только на мертвые ткани. Поэтому целью стало нахождение безопасного и обратимого способа достижения прозрачности живых организмов.
В исследовании Стэнфордского университета ученые обратились к интересному решению — пищевому красителю. Тартразин, распространенный желтый пищевой краситель, содержащийся в чипсах и безалкогольных напитках, обладает уникальными свойствами. При растворении в воде и нанесении на кожу он изменяет взаимодействие света с биологическими тканями.
Ключ к этому открытию, согласно результатам анализа, заключается в физике поглощения и преломления света, в частности, в так называемых соотношениях Крамерса-Кронига, которые описывают, как материалы взаимодействуют со светом на разных длинах волн. Тартразин уже использовался в микроскопии для окрашивания отдельных частей тела, но никогда не применялся ко всем тканям живых организмов.
Добавляя тартразин в воду и нанося его на ткани живых мышей под наркозом, исследователи смогли изменить показатель преломления воды в тканях, что сделало его более схожим с показателем липидов. Это позволило свету легче проходить через кожу мышей, делая их более прозрачными.
Исследователи смогли увидеть кровеносные сосуды и мышечные волокна мышей. Например, они наблюдали за движениями кишечника в реальном времени через прозрачную брюшную полость.
«Это открытие может стать революционным. Представьте себе возможность контролировать работу органов без инвазивных процедур или точно определять местоположение вен для взятия крови. Оно также может открыть новые горизонты в понимании того, как болезни воздействуют на организм на микроскопическом уровне», — подчеркивают исследователи.
Ученые отмечают, что сделать человека полностью невидимым остается маловероятной по нескольким причинам. Хотя тартразин позволяет свету проходить через ткани, он эффективен лишь для определенных длин волн, преимущественно в красной и инфракрасной областях спектра. Это означает, что при обычном освещении мыши не становятся невидимыми для невооруженного глаза. Их прозрачность обнаруживается с помощью специального оборудования для визуализации.
«Эта прозрачность затрагивает только те ткани, на которые был нанесен краситель, и даже тогда она ограничена глубиной проникновения красителя. Человеческий организм гораздо сложнее, а кожа толще, чем у мышей. Для достижения прозрачности всего человека потребуются другие уровни применения и технологии», — объясняют специалисты.
Добавляется, даже если бы ученые могли усовершенствовать технологию, достижение прозрачности всего тела создало бы серьезные проблемы, например, обеспечение того, чтобы краситель равномерно достигал всех частей тела, не вызывая повреждений. Дело в том, что тартразин безопасен при приеме в ежедневных дозах, но может вызывать побочные эффекты, аллергические реакции, а в высоких дозах оказывает токсическое воздействие на клетки, вызывая генетические мутации.
