Нове рішення поки що було випробувано лише на мишах, але якщо воно спрацює на людях, це може відкрити безліч медичних можливостей, кажуть дослідники. (Автор зображення: Keyi «Onyx» Li/Національний науковий фонд США)
Звичайний харчовий барвник може зробити шкіру живих мишей прозорою, дозволяючи дослідникам зазирнути всередину тіла без операції.
Це перший раз, коли вчені використали цю техніку для візуалізації тканин живих мишей під мікроскопом. Вони використали безпечний для харчових продуктів барвник, який, імовірно, можна знайти в закусках у вашій коморі, і кілька фундаментальних фізичних принципів, щоб зробити мишей прозорими.
Біологічна тканина переповнена речами, від білків до жирів і рідин, і кожна речовина відрізняється своєю здатністю згинати або заломлювати світло, що потрапляє на неї. Ця властивість називається показником заломлення матеріалу.
Якщо частинки світла потрапляють на межу між двома матеріалами з різними показниками заломлення, ці частинки змушені змінити напрямок або розсіятися. У той час як світло може легко проходити крізь прозорі матеріали, як склянку води, непрозорі матеріали стають на шляху світла, посилаючи його відскакування в багатьох напрямках. Потім це світло відбивається до ваших очних яблук, коли ви дивитеся на матеріал, і таким чином мозок інтерпретує це розсіяне світло як те, що походить від непрозорого об’єкта. Ось чому ви зазвичай не можете бачити крізь чиєсь тіло.
Але тепер вчені знайшли простий трюк, щоб змінити прозорість шкіри: вони взяли концентрований харчовий барвник, який чудово поглинає світло, розчинили його у воді, а потім нанесли розчин на шкіру, що збалансувало показники заломлення речовин у цій тканині, зробивши її тимчасово прозорою.
Дослідники описали цей підхід у новому дослідженні, опублікованому в четвер (5 вересня) в журналі Science. Вони випробували цю техніку на гризунах, використовуючи сертифіковану Управлінням з контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів США барвну добавку під назвою тартразин, також відому як FD&C Yellow No. 5. Цей жовто-оранжевий барвник часто додають у такі продукти, як десерти та цукерки, а також різні напої, ліки та косметику.
Після того, як початкові експерименти показали, що тартразин може зробити скибочки курячої грудки прозорими, команда звернулася до лабораторних мишей. Вони втирали розчин тартразину в шкіру голови гризунів, а потім спостерігали за тваринами під мікроскопом.
«Потрібно кілька хвилин, щоб з’явилася прозорість», — сказав у заяві провідний автор дослідження Зіхао Оу, доцент кафедри фізики Техаського університету в Далласі. «Це схоже на те, як діють крем або маска для обличчя: необхідний час залежить від того, наскільки швидко молекули дифундують у шкіру».
Уповільнена зйомка кровоносних судин у черепі миші, обробленої розчином тартразину.
Після того, як розчин затвердів, дослідники змогли побачити кровоносні судини, що течуть по поверхні черепа мишей з роздільною здатністю мікрометра (0,001 міліметра). В окремому експерименті вони наносили розчин тартразину на черевце мишей. За лічені хвилини вони змогли чітко ідентифікувати такі органи, як печінка, тонкий кишечник і сечовий міхур. Вони навіть бачили, як скорочуються м’язи кишечника, а також тонкі рухи живота, спричинені диханням і серцебиттям.
Прозорість можна змінити, промивши шкіру мишей водою, позбавивши їх від розчину харчового барвника. Будь-який надлишок тартразину, який всмоктувався в організм, виводився з сечею гризунів протягом 48 годин після застосування.
Лікування викликало «мінімальне запалення» в короткостроковій перспективі, як пишуть дослідники в дослідженні, але воно, здається, не мало довгострокового впливу на здоров’я тварин, що вимірюється змінами їхньої маси тіла та результатами аналізу крові.
«Цей підхід пропонує новий спосіб візуалізації структури та активності глибоких тканин і органів in vivo [в живому організмі] безпечним, тимчасовим і неінвазивним способом», — написали Крістофер Роулендс і Джон Горекі з Імперського коледжу Лондона в коментарі до нового дослідження. Ні Роулендс, біоінженер, ні Горецький, фізик, не брали участі в новій роботі.
Зображення 1 із 2
(Кредит зображення: Live Science)
Живіт миші до (ліворуч) і після (праворуч) розчину тартразину наносили на її шкіру. (Зображення: Стенфордський університет)
Нову методику ще не випробували на людях. Наша шкіра приблизно в чотири рази товща, ніж у мишей, що ускладнює всмоктування тартразину в найглибший шар. Але якщо майбутні дослідження покажуть, що барвник діє на людей і є безпечним, він може стати корисним медичним інструментом, каже дослідницька група.
«У перспективі ця технологія може зробити вени більш видимими для забору крові, спростити лазерне видалення татуювань або допомогти в ранньому виявленні та лікуванні раку», — сказав у заяві співавтор дослідження Гуосон Хонг, доцент кафедри матеріалознавства та інженерії Стенфордського університету.
Ви коли-небудь замислювалися, чому одні люди легше нарощують м’язи, ніж інші, або чому веснянки з’являються на сонці? Надсилайте нам свої запитання про те, як працює людський організм на [email protected] із темою «Health Desk Q», і ви можете побачити відповідь на своє запитання на веб-сайті!
Emily CookeСоціальні посилання NavigationStaff Writer
Емілі – автор новин про здоров’я, живе в Лондоні, Велика Британія. Вона має ступінь бакалавра з біології в Даремському університеті та ступінь магістра з клінічної та терапевтичної неврології в Оксфордському університеті. Вона працювала в сфері наукових комунікацій, писала медичні статті та була репортером місцевих новин, одночасно проходячи навчання з журналістики NCTJ у News Associates. У 2018 році її назвали одним із 30 журналістів MHP Communications, за якими варто стежити молодше 30 років. ([email protected])
Sourse: www.livescience.com
