Naukowcy opracowali metodę nadawania przezroczystości tkankom żywej myszy przy użyciu popularnego barwnika spożywczego zwanego tartrazyną, który pochłania określone długości fal światła.
Ta innowacyjna technika modyfikuje współczynnik załamania światła tkanek, umożliwiając lepszą wizualizację struktur wewnętrznych, takich jak naczynia krwionośne i jednostki mięśniowe, bez szkody dla zwierzęcia. Efekt przezroczystości jest tymczasowy i odwracalny, oferując nowe, ekscytujące możliwości nieinwazyjnego obrazowania medycznego.
Innowacyjne zastosowanie barwnika spożywczego w badaniach
Stosując miejscowo na żywą mysz zwykły barwnik spożywczy, który silnie absorbuje światło, Zihao Ou i współpracownicy byli w stanie nadać jej tkanki przezroczystość, umożliwiając im wgląd w naczynia krwionośne skóry głowy, ruch narządów znajdujących się pod skórą brzuch i pracujące maleńkie jednostki kurczliwe mięśni.
Osiągnięcie przezroczystości optycznej u żywych zwierząt zależy od interesującej fizyki, gdzie silnie absorbujące cząsteczki barwnika zwiększają transmisję światła przez ośrodek zwykle charakteryzujący się znacznym rozpraszaniem światła.
Osiąganie przejrzystości w żywych tkankach
Rozpraszanie to jest wynikiem niskiego współczynnika załamania światła w wodnych częściach tkanki i wysokiego współczynnika załamania światła jej składnika białkowego i tłuszczowego. Typowe metody oczyszczania tkanek mogą obejmować procesy takie jak oczyszczanie białek i tłuszczów, które nie zadziałałyby u żywego zwierzęcia.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali sposób na nadanie skórze i innym tkankom przezroczystości za pomocą prostego barwnika spożywczego. Jest to odwracalna technika, która może zrewolucjonizować medycynę wewnętrzną. Na tym klipie cienkie plasterki piersi kurczaka stają się przezroczyste po wystawieniu na działanie barwnika FD & C Yellow 5. Źródło: US National Science Foundation
Rola tartrazyny w przezroczystości tkanek
O ty i in. odkryli, że powszechnie stosowany barwnik spożywczy zwany tartrazyną (zmieszany z wodą, nazywany FD&C Yellow 5) stosowany miejscowo może modyfikować współczynnik załamania światła wodnych części tkanki poprzez pochłanianie światła w bliskim ultrafiolecie i niebieskim obszarze widma, aby lepiej dopasować się do współczynnik załamania światła pobliskich materiałów o wysokim współczynniku załamania światła.
Dzięki temu nieabsorbująca część widma, czyli część czerwono-pomarańczowa, może przedostać się głębiej przez tkankę.
Implikacje dla obrazowania medycznego
Rezultatem jest tymczasowy efekt przezroczystości, który można cofnąć poprzez szybkie pranie i który nie szkodzi żywym zwierzętom, w przeciwieństwie do innych metod stosowanych w celu zwiększenia przezroczystości.
Christopher Rowlands i Jon Gorecki omawiają możliwości obrazowania tej technologii w powiązanej perspektywie.
Animacja przedstawiająca efekt przezroczystości tkanki i jego wygląd, jeśli w przyszłości zostaną przetestowane na ludziach. Druga część animacji pokazuje, jak fotony oddziałują z tkankami na poziomie komórkowym, zarówno z nasyceniem FD i C Yellow 5, jak i bez niego. Źródło: Keyi „Onyx” Li/Amerykańska Narodowa Fundacja Nauki
Więcej informacji na temat tego badania:
Referencje:
„Osiąganie przejrzystości optycznej u żywych zwierząt z cząsteczkami absorbującymi”: Zihao Ou, Yi-Shiou Duh, Nicholas J. Rommelfanger, Carl HC Keck, Shan Jiang, Kenneth Brinson Jr, Su Zhao, Elizabeth L. Schmidt, Xiang Wu, Fan Yang, Betty Cai, Han Cui, Wei Qi, Shifu Wu, Adarsh Tantry, Richard Roth, Jun Ding, Xiaoke Chen, Julia A. Kaltschmidt, Mark L. Brongersma i Guosong Hong, 6 września 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adm6869
„Tymczasowe przekształcenie tkanek w przezroczystość” Christophera J. Rowlandsa i Jona Góreckiego, 5 września 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adr7935
