دانشمندان با استفاده از رنگ‌های خوراکی، پوست را موقتاً شفاف کردند

به گزارش دیجیاتو، در یک دستاورد زیستی که بیشتر شبیه ایده‌های داستان‌های علمی-تخیلی به‌نظر می‌رسد، دانشمندان توانستند بخش‌هایی از پوست موش‌های زنده را شفاف کنند. آن‌ها یک رنگ ایمن برپایه رنگ‌های خوراکی توسعه داده‌اند که با خنثی‌کردن قابلیت پخش نور مایع اطراف سلول‌ها، بافت را موقتاً نامرئی می‌کند.

وقتی یک نور با طول موج معین از میان موادی عبور می‌کند که کیفیت انکساری متفاوتی دارند، در تمام جهات پخش می‌شود؛ درنتیجه ماده کدر به‌نظر می‌رسد. اکثراً به همین علت است که حتی بافت‌های بسیار نازک و مایع اطراف‌شان، مانند آن‌هایی که در پوست هستند، شفاف نیستند.

وقتی مواد زیستی شاخص انکساری مشابهی داشته باشند، پرتوهای نور می‌توانند از بافت‌های عمیق‌تری بازتابیده شوند و به‌خوبی از مانع پوستی عبور کنند. درنتیجه مقداری وضوح حاصل می‌شود که در غیر این صورت به‌علت پخش نور از بین می‌رفت. این پدیده به‌صورت طبیعی در تعدادی از حیوانات وجود دارد؛ ازجمله قورباغه شیشه‌ای و گورخرماهی.

یکی از راه‌های ایجاد این حالت در بافت‌های غیرشفاف، استفاده از ماده‌ای است که نور ورودی با طول موج کاملاً خاصی را جذب می‌کند. یک پیوند ریاضیاتی بین جذب ماده و بازتاب آن وجود دارد که «رابطه کرامرز-کرونیگ» (Kramers-Kronig) نام دارد و طبق آن، تنظیم دقیق یکی از این دو خاصیت باعث تغییر دقیق خاصیت دیگر می‌شود.

شفاف کردن پوست موش‌ها

دانشمندان دانشگاه استنفورد یک رنگ خوراکی ایمن به‌نام «تارترازین» (Tartrazine) یافتند که بخشی از نور یک رنگ موردنظر را جذب می‌کند. این به دانشمندان اجازه می‌داد تا شاخص انکساری مایع اطراف سلول‌ها را تغییر و پخش نور را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند.

این رنگ زیست‌سازگار است و برای اعضای بدن خطری ندارد. به‌علاوه بسیار ارزان است و مقادیر کم آن برای شفاف کردن پوست کافیست.

مهندسان مواد توانستند با مالیدن ترکیب رنگ تارترازین نارنجی-زرد با آب روی پوست موش‌ها، جزئیات رگ‌های خون و اندام‌های درونی را مشاهده کنند. آن‌ها حتی می‌توانستند انقباض عضلات لوله گوارش حیوانات آزمایش را ببینند.

شفافیت پوست تنها چند دقیقه طول می‌کشد. میزان دقیق این زمان به سرعت پخش مولکول‌ها در پوست بستگی دارد. پس از پایان کار، می‌توان این رنگ را شست تا پوست دوباره به حالت کدر درآید. تارترازین‌هایی که به عمق بدن نفوذ می‌کنند درنهایت از راه ادرار دفع می‌شوند.

این استفاده شگفت‌انگیز از روابط بنیادی نورشناسی ممکن است به ایجاد فناوری‌های جدیدی در زیست‌پزشکی منجر شود. شاید پژوهشگران در آینده بتوانند کار قسمت‌های داخلی اندام‌ها را درون یک بدن زنده تماشا کنند. این فناوری مشاهده رگ‌ها را ساده‌تر می‌کند که در کشیدن خون و پاک کردن تتوها با لیزر کاربرد دارد. تشخیص زودهنگام سرطان‌ها نیز با این رنگ‌ها ساده‌تر خواهد شد.

البته پوست انسان ۱۰ برابر ضخیم‌تر از پوست موش است. پس مشخص نیست که دقیقاً همین روش برای ما کاربرد داشته باشد یا نه. دانشمندان مشتاق‌اند که این را در آینده بررسی کنند. آن‌ها نتایج پژوهش اخیر خود را در ژورنال Science منتشر کرده‌اند.