吸光染料把动物皮肤变成“透明窗”

皮肤是一种散射介质，像雾一样散射光线，因此是不透明的。据近日出版的《科学》杂志报道，美国得克萨斯大学达拉斯分校与斯坦福大学的联合研究团队在生物成像技术领域取得了一项突破性进展：在活体小鼠头部和腹部皮肤上涂抹水与柠檬黄的混合液，让这些区域变得透明。该过程在动物试验中可逆，有望用于确定损伤部位、监测消化系统疾病、识别癌症等，在广泛的医学诊断中发挥重要作用。

散射会导致光在穿过身体组织时改变路径，而各组织的折射率存在差异。一些能吸收光线的染料可在广泛折射率范围内有效地引导光线均匀通过，从而使生物组织变得透明。

研究人员发现，柠檬黄是一种非常有效的吸光染料，主要吸收蓝光和紫外线。当柠檬黄溶解在水中并被组织吸收时，其分子结构完美匹配折射率，可防止光线散射，进而实现透明效果。

研究人员解释说，产生这种“魔术”般的效果，是因为将吸光的染料分子溶解在水中，会改变溶液的折射率，从而与脂质等组织成分的折射率相匹配。本质上，染料分子减少了光在皮肤组织中的散射，如同驱散了一团雾。

在小鼠实验中，研究人员将水和染料溶液涂抹在小鼠头部和腹部皮肤上。当染料完全渗透到皮肤中，皮肤就会变透明。这一过程需要几分钟时间，与面霜或面膜作用原理类似，所需时间取决于分子渗透到皮肤中的速度。当染料被冲洗掉后，组织迅速恢复到正常的不透明状态。渗透到皮肤中的染料会在48小时内代谢并通过尿液排出。

这项技术能够解析微米级别的特征，甚至增强了显微镜观察效果。通过透明的头部皮肤，研究人员可直接观察到大脑表面的血管；在腹部，他们观察到了内部器官、肌肉收缩和消化道蠕动推动食物移动。