最新研究：食品染料可让皮肤暂时变透明

Daphane

來源:大紀元




一种流行的被用于为“多力多滋”（Doritos）上色的黄橙色食品染料可以让小鼠皮肤变得透明。图为“多力多滋”。(Larry D. Moore/CC By-SA 4.0)

【大纪元2024年09月28日讯】（大纪元记者薛止墨编译报导）医学成像技术的一大挑战在于穿透不透明的皮肤及其它组织，以观察生物体内部结构及器官的运作过程。因此，我们需要使用超声波、磁共振或X光等技术。虽然有一些化学清除剂（chemical clearing agent），如丙烯酰胺或四氢呋喃，可以使皮肤组织变得透明，但它们几乎从不在活体中使用，因为它们要么具有高度毒性，要么会溶解掉生命活动所必需的一些分子。

不过，斯坦福大学的科学家们最近找到了一种能够以可逆的方式使皮肤透明且不损害其结构的化学试剂。这种试剂是“柠檬黄”（tartrazine），一种流行的黄橙色食品染料，它被用于为“多力多滋”（Doritos）上色。此研究结果于9月6日发表在《科学》（Science）杂志上。

玩弄光线

我们无法透过皮肤看到内部，因为皮肤是一种复杂的组织，包含水基成分，如细胞内部的水和其它液体，以及蛋白质和脂质。折射率是一个指标，显示光在通过材料时（与通过真空相比）速度降低的程度。水基成分的折射率较低，而蛋白质和脂质的折射率较高。因此，光在皮肤中传播时，会不断弯折，因为它会无休止地穿越高折射率和低折射率材料之间的边界。

这会导致光的散射，一旦光穿透皮肤，就再也无法返回到体外被看到。我们所看到的只是从皮肤表面反弹的光。使物体透明的关键在于使它们的折射率均匀，这样光或至少光谱中的某些部分，就不会一直弯曲和被散射。这正是多力多滋染料的作用所在。

“这项研究中最令人惊讶的部分是，我们通常认为染料分子会使物体变得不透明，”斯坦福大学材料科学与工程助理教授、论文的资深作者洪国松（Guosong Hong，音译）表示。“例如，如果你将蓝色墨水混入水中，添加的墨水越多，水中能通过的光就越少。然而，在我们的实验中，当我们将柠檬黄溶解在像肌肉或皮肤这样的不透明材料中时，这些材料通常会散射光，添加的柠檬黄越多，材料就变得越清晰。这与我们对染料的典型预期相悖。”

透明乳液

研究团队简单地将染料溶解在水溶液中，创造出一种透明诱导乳液。这是有效的，因为染料减少了水和皮肤中脂质之间的折射率差异。然后，团队开始轻轻地将其按摩进一小块模拟组织光散射特性的聚合物凝胶中。接着，他们进一步测试薄切的鸡胸肉和活老鼠。

这种“透明乳液”在涂抹到老鼠皮肤上后，只需几分钟便能开始发挥作用。当它被按摩到剃光的头皮上时，科学家们可以利用激光斑点对比成像技术观察脑部血管，而这种技术在通常情况下需要移除头皮才能使用。当涂抹在老鼠的腹部时，所有内脏，包括肝脏、膀胱和小肠，都能肉眼可见。要逆转此效果并使皮肤再次变得不透明，只需用水将乳液冲洗掉即可。

然而，这里有一些问题。其中之一是柠檬黄会吸收约257和428奈米波长的大部分光线，而这些波段使我们看到紫色和蓝色的色调。另一方面，它对600奈米以上波段的吸收极少，这意味着透明的皮肤会将一切染成红色。第二个问题是渗透深度。乳液仅在皮肤较薄的地方效果良好，无法深入较厚的皮肤。

最后，它的配方并不通用。它依赖于找到一种化学物质，当溶解在水中时能够匹配脂质的折射率，因此乳液的确切成分是通过反复试验所确定的。如果老鼠之间的差异性很大，可能会使通用的解决方案变得很难。

刺青和针头

“使用微针贴片施用器或皮下注射可以帮助将分子送入更厚的皮肤层，”洪解释道。他建议，红色染色问题可能通过测试不同的染料来解决。“我们实验室的研究目前专注于识别在近紫外区域具有尖锐吸收的分子，最小化可见光范围的光谱尾巴，以确保组织透明而不带红色调，”洪说。

“这项研究目前仅在动物身上进行。然而，如果同样的技术能够应用于人类，则可能在生物学、诊断甚至化妆品方面提供多种好处，”洪建议。他所关注的好处包括在不依赖活检的情况下评估深层肿瘤，通过对静脉更容易的定位来减少血液检测的难度，甚至通过让皮肤下的颜料能够被精确地定位而改善激光去除刺青的效果。

但也有一些坏消息。尽管这种染料被广泛可用，但在家中复制洪的结果并自行制作透明乳液是不明智的。“我们强烈不建议在人体皮肤上进行尝试，因为染料分子在人体中的毒理学，特别是当局部应用时，尚未得到全面的评估，”洪说。

而且，最终这可能根本无法奏效。洪解释道：“人类的皮肤明显比老鼠的皮肤厚，角质层作为表皮的最外层，形成了一个重要的屏障，阻碍分子有效地进入真皮层。”