Ученые разработали технологию, которая делает кожу прозрачной. Источник фото: livescience.com
Когда медикам необходимо заглянуть внутрь тела человека, используют обычно ультразвуковое исследование (УЗИ), магнитно-резонансную томографию (МРТ), рентгенологическое исследование и другие технологии. Однако все они дают достаточно ограниченный обзор. Чтобы решить эту проблему, сотрудники Стэнфордского университета решили пойти от обратного и сделать человеческую кожу прозрачной. Оказалось, что помочь в этом может обычный пищевой краситель, который, возможно, присутствует даже в продуктах у вас на кухне.
Ткани человеческого тела содержат множество различных веществ — белки, жиры, жидкости и т.д. Каждое вещество отличается своей способностью преломлять, отражать и рассеивать свет. Когда свет попадает на границу между двумя материалами, имеющие разные показатели преломления, он изменяет направление, отражается и рассеивается в разные стороны. По этой причине мы не может смотреть сквозь тело человека.
Отсюда следует, что для того, чтобы сделать человеческую кожу прозрачной, нужно уравнять показатели преломления веществ в ней. Именно так и решили поступить исследователи. Для этого они использовали красящую пищевую добавку, известную как тартразин. Этот желто-оранжевый краситель часто встречается в конфетах и других кондитерских изделиях, а также в напитках, приправе васаби, лекарственных препаратах и косметике.
Демонстрация изменения прозрачности куриной грудки после нанесения раствора с красителем. Источник фото: flscience.com
Авторы работы растворили краситель в воде и нанесли полученные раствор на кусочек куриной грудки. Как и предполагалось, это позволило уравнять показатели преломления веществ в ткани, в результате чего она временно стала полупрозрачной. На схеме выше отчетливо видно, насколько сильно изменилась.
Такого же результата удалось добиться, когда исследователи нанесли раствор красителя на кожу мышей. Об этом авторы работы сообщают в издании Science.
После того, как раствор впитался в кожу мышей, ученые смогли рассмотреть кровеносные сосуды, которые проходят по поверхности черепа с разрешением на уровне 0,001 миллиметра. Когда исследователи нанесли этот же раствор на брюшную полость мышей, они смогли рассмотреть внутренние органы — печень, тонкий кишечник, мочевой пузырь и пр. Им даже удалось увидеть как сокращаются мышцы внутри кишечника.
Чтобы кожа перестала быть прозрачной, ее достаточно просто помыть водой, и удалить с поверхности пищевой краситель. Та часть красителя, который уже проник в кожу, выводится из организма с мочой мышей в течение двух суток, не нанося какого-либо вреда здоровью.
После нанесения раствора с красителем на голову мышам, ученые смогли рассмотреть их вены. Источник фото: livescience.com
Как сообщают исследователи, прозрачность кожи появляется через несколько минут после того, как молекула проникает в кожу. Время зависит от того, как быстро молекулы красителя проникают в ткань. Но почему пищевой краситель делает ткани прозрачными?
Как поясняют авторы работы, краситель содержит молекулу, которая поглощает большую часть света, особенно это касается синей и фиолетовой части спектра. Кожа человека является рассеивающей средой. По отдельности и краситель, и кожа блокируют большую часть света, но когда молекула соединяется с кожей, удается добиться прозрачности.
Весь секрет в том, что растворенный тартразин в воде изменяет ее показатель преломления, в результате чего он совпадает с показателем преломления липидных молекул в тканях организма. По мере того как раствор пищевого красителя впитывается в кожу, рассеивание света внутри ткани снижается подобно тому, как рассеивается туман ранним утром.
Насколько раствор красителя безопасен? Как сообщают авторы работы, он вызвал минимальное воспаление, причем в краткосрочной перспективе. Скорее всего, краситель не оказывает долгосрочного негативного воздействия на животных. Изменения массы тела и результатов анализов крови исследователи у мышей не обнаружили.
На людях данная технология пока не была протестирована. Говорить о том, краситель будет точно так же делать прозрачной кожу людей, пока преждевременно. Следует учитывать, что человеческая кожа в четыре раза толще, чем у мышей. Это усложняет впитывание молекулы красителя в глубокие слои кожи. Но если технология все же окажется эффективной или ее удастся усовершенствовать, и в то же время ученые докажут ее безопасность для здоровья, медицина получит полезный инструмент, который может быть использован в самых разных целях.
Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!
Например, раствор может делать более заметными вены для забора крови, ведь не у всех людей «дворянская» кожа с отчетливо проступающими венами. Также данная технология может упростить удаление татуировок при помощи лазера, а также поможет выявлять рак на ранних стадиях, что повысит эффективность лечения. Кроме того, данная технология не требует больших финансовых затрат, в отличие от многих других современных методов диагностики, которые часто из-за высокой стоимости недоступны для широкой аудитории.
