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近期,美國史丹佛大學(Stanford University)的研究人員發現,一種常見的食用染料可以使皮膚、肌肉以及結締組織暫時變得透明。這項突破性的研究可能在未來幫助醫療領域診斷疾病、發現腫瘤以及定位傷害,成為一種非侵入性的檢測技術。
常見食用染料讓活體動物內部器官「現形」
在一系列實驗中,研究人員發現,將這種染料應用於老鼠的腹部後,可以透過其皮膚清晰地看到肝臟、腸道和膀胱等器官。而當將染料塗抹於老鼠頭皮時,科學家們能夠透過動物的頭皮觀察其腦部的血管。這種染料可以在洗掉後使皮膚恢復正常顏色,這表明其透明效果是可逆的且可重複的。
該研究由史丹佛大學的資深研究員Dr. Guosong Hong領導,他認為這項技術有望應用於人類醫學,未來可能協助定位深層傷害或腫瘤。「透過這種技術,醫生可能不再需要依賴侵入性的切片檢查來診斷深層腫瘤,而是能夠簡單地檢查病患的組織。」Dr. Hong指出,這項技術還能幫助抽血時更容易找到靜脈,減少患者的痛苦。
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染料如何使皮膚透明?靈感來自《隱形人》
這項研究讓人聯想到赫伯特·喬治·威爾斯(H.G. Wells)在1897年出版的小說《隱形人》(The Invisible Man)。在這本書中,主角格里芬發現,隱形的關鍵在於物體的折射率與周圍空氣相匹配。史丹佛大學的研究團隊同樣發現,當光穿透生物組織時,因為組織內部的不同結構(如脂肪膜和細胞核)具有不同的折射率,光線會發生散射,這也是組織不透明的原因。
研究人員推測,某些染料可以改變皮膚及其他組織的折射率,從而讓某些波長的光線更容易穿透。染料吸收的光線會改變組織的折射率,使其與周圍的組織折射率相匹配,從而減少光的散射,達到透明的效果。
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實驗證實:食用染料讓肌肉變透明
研究發表於《科學》(Science)期刊中,實驗顯示,當一塊新鮮雞胸肉浸泡在一種稱為「檸檬黃」(tartrazine)的黃色食用染料溶液中時,雞胸肉會在幾分鐘內變得對紅光透明。檸檬黃是美國常見食品中的添加劑,像是多力多滋(Doritos)薯片和SunnyD果汁飲料等產品中都有這種染料。這種染料能減少組織內部的光散射,讓光線可以穿透得更深。
在後續的實驗中,研究人員將這種黃色染料塗抹在老鼠的腹部皮膚上,結果顯示,腹部皮膚變得透明,並顯露出老鼠的腸道和其他器官。當研究人員將染料塗抹在老鼠剃光的頭皮上,並結合雷射斑點對比成像技術時,他們還能觀察到老鼠腦部的血管。
Dr. Hong表示,這項研究最令人驚訝的是,染料通常會讓物體變得不透明。例如,當我們將藍色墨水倒入水中時,墨水越多,水的透明度就會越低。然而,在這次的實驗中,當我們將檸檬黃溶解在像肌肉或皮膚這樣的不透明材料中時,隨著染料的增加,材料反而變得更加透明,但這僅限於紅色光譜的部分,這與我們對染料的常規預期相反。
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有望應用於人類醫療與科學研究
目前,這項技術僅限於染料能夠滲透的深度。研究人員表示,未來可能會使用微針貼片或注射方式將染料更深地送入皮膚下方,使透明效果達到更深層次。
雖然這項技術尚未在人類身上進行測試,研究團隊強調,需要進一步確認其安全性,特別是當染料注射到皮膚下時。但如果未來證明安全可靠,這種技術有潛力應用於包括腫瘤檢測、血管定位等多個領域,帶來醫療上的革命性突破。
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除了醫療應用,這項技術也可能讓其他科學家受益。目前,許多研究人員使用天然透明的動物,如斑馬魚,來研究器官發育和疾病(如癌症)的發展過程。藉由這種透明染料技術,更多種類的動物可以用於這類研究,大大擴展了生物學和醫學的研究範疇。
結論
這項使用常見食用染料使皮膚和肌肉透明的技術,開啟了醫學和生物學領域的全新可能性。雖然目前還處於動物實驗階段,但未來有望應用於人類醫學,為腫瘤診斷、傷害定位等提供非侵入性的解決方案。如果這項技術最終能在人類身上安全應用,那麼其帶來的影響將是革命性的。
這項研究也讓人不禁聯想到《隱形人》中的科幻情節,顯示出科學與想像力之間的微妙聯繫。正如威爾斯在百年前預見的那樣,隱形的奧秘或許真的存在於光線與物質的折射率之間。隨著這項技術的不斷發展,我們或許距離「看透」生物體的願景已經不遠。
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- 資料來源:theguardian
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