Исследователи Стэнфордского университета (США) заявили, что свойство красителя, которое пока не было испытано на людях, в конечном итоге может быть использовано для выявления травм или опухолей.
Чтобы сделать это открытие, ученые заглянули в мозг и тела живых животных и в итоге обнаружили, что привычный пищевой краситель тартразин может временно делать кожу, мышцы и соединительные ткани прозрачными.
Нанесение красителя на живот мыши позволило сделать ее печень, кишечник и мочевой пузырь четко видимыми сквозь кожу. А нанесение красителя на кожу головы грызуна помогло ученым увидеть кровеносные сосуды в его мозге, рассказало издание The Guardian.
По словам исследователей, обработанная кожа восстанавливала свой нормальный цвет, как только краситель смывали. Ученые считают, что эта процедура открывает множество возможностей для ее применения на людях: например, для выявления травм, поиска вен для забора крови, мониторинга расстройств пищеварения и обнаружения опухолей.
«Вместо того чтобы полагаться на инвазивную биопсию, врачи могли бы диагностировать глубоко расположенные опухоли, просто исследуя ткани человека без необходимости инвазивного хирургического вмешательства», – отметил доктор Госонг Гонг, старший научный сотрудник проекта. Он считает, в частности, что этот метод потенциально может сделать забор крови менее болезненным, так как флеботомистам будет легче находить вены под кожей.
В чем секрет странного свойства красителя?
Это открытие перекликается с историей Гриффина из романа Герберта Уэллса «Человек-невидимка» (1897). По сюжету блестящий, но обреченный ученый обнаруживает, что секрет невидимости заключается в сопоставлении показателя преломления объекта, или его способности преломлять свет, с показателем преломления окружающего воздуха.
Когда свет проникает в биологическую ткань, большая его часть рассеивается, поскольку структуры внутри, такие как жировые мембраны и клеточные ядра, имеют разные показатели преломления. Когда свет переходит от одного показателя преломления к другому, он изгибается, делая ткань непрозрачной. Тот же эффект заставляет карандаш выглядеть изогнутым, если его поставить в стакан с водой.
Доктор Цзихао Оу и его коллеги из Стэнфорда предположили: это противоречит здравому смыслу, что определенные красители могут облегчить волнам света определенной длины прохождение сквозь кожу и другие ткани. Красители, обладающие способностью сильно поглощать, изменяют показатель преломления тканей, которые их поглощают. Это помогает ученым сопоставлять показатели преломления различных тканей и подавлять любое рассеяние.
Как проходили эксперименты?
В серии экспериментов исследователи показали, как свежая куриная грудка стала прозрачной для красного света через несколько минут после погружения в раствор тартразина. Этот желтый пищевой краситель используется в некоторых чипсах, напитках и других продуктах. Краситель уменьшал рассеяние света внутри ткани, что позволяло лучам проникать глубже.
Затем команда нанесла этот желтый краситель на нижнюю часть живота мыши, в результате чего сквозь прозрачную кожу стало видно кишечник и внутренние органы. Во время второго эксперимента ученые нанесли краситель на бритую голову мыши и с помощью метода лазерной спекл-контрастной визуализации увидели кровеносные сосуды в мозге грызуна.
«Самое удивительное в этом исследовании то, что мы обычно ожидаем, что молекулы красителя сделают вещи менее прозрачными. Например, если вы смешиваете синее чернило ручки с водой, то чем больше чернил вы добавляете, тем меньше света может пройти через воду. В нашем эксперименте, когда мы растворяем тартразин в непрозрачном материале (таком как мышцы или кожа, которые обычно рассеивают свет), чем больше тартразина мы добавляем, тем прозрачнее становится материал. Но только в красной части светового спектра. Это противоречит тому, что мы обычно ожидаем от красителей», – отметил господин Гонг.
Интересно, что после того, как краска смывается, кожа возвращается к своему естественному цвету. В настоящее время прозрачность ограничена глубиной проникновения красителя, но ученые предположили, что благодаря микроголчатым пластинам или инъекциям краситель может действовать глубже.
Процедура пока не была испытана на людях. Прежде всего, исследователям необходимо доказать ее безопасность, особенно если краситель должен вводиться под кожу.
В сопроводительной статье эксперты Кристофер Роулендс и Джон Горецки из Имперского колледжа Лондона предположили, что эта процедура вызовет «чрезвычайно широкий интерес», поскольку в сочетании с современными методами визуализации она поможет ученым легче выявлять опухоли под тканями. «Герберт Уэллс, который студентом изучал биологию у Томаса Хаксли, безусловно, одобрил бы это», – написали они.
Результаты исследования опубликовал журнал Science.
