Все мы точно это ели: обычный пищевой краситель делает кожу прозрачной для лазера

Метод, при котором кожа временно становится прозрачной, может предложить исследователям неинвазивный способ заглянуть внутрь тел живых мышей.


Краситель, который помогает придать чипсам и многим другим продуктам питания жёлтый и оранжевый оттенок, также может сделать ткани лабораторных грызунов прозрачными, обнаружили исследователи. Нанесение красителя на кожу живых мышей позволило учёным заглянуть сквозь неё, наблюдая кровеносные сосуды и внутренние органы. Метод представляет собой щадящий способ наблюдения за живыми организмами.

Методика работает за счёт изменения того, как ткани тела, которые обычно непрозрачны, взаимодействуют со светом. Жидкости, жиры и белки, из которых состоят ткани, в том числе кожа и мышцы, имеют разные параметры: водные компоненты имеют низкие показатели преломления, тогда как липиды (они же жиры) и белки — высокие. Ткани кажутся непрозрачными, потому что контраст между этими показателями преломления приводит к рассеянию света. Исследователи предположили, что добавление к таким тканям красителя, который очень хорошо поглощает свет, может сократить разрыв между показателями преломления компонентов настолько, чтобы сделать их прозрачными.

Нанося краситель на кожу мышиных голов, через аппаратуру лазерной спекл-контрастной визуализации, то есть неинвазивного и бесконтактного анализа, исследователи наблюдали кровеносные сосуды в мозге грызунов.

Соавтор исследования Госонг Хонг — материаловед из Стэнфордского университета в Калифорнии. Он объяснил, что когда материал поглощает много света одного цвета, то он будет сильнее преломлять свет в других цветах. Учёные использовали теоретическую физику, чтобы предсказать, как определённые молекулы изменят взаимодействие тканей мыши со светом. В итоге сосредоточились на тартразине, или FD & C Yellow 5, распространённом красителе, используемом во многих переработанных пищевых продуктах.

Когда тартразин растворяют в воде, это заставляет жидкость отклонять свет так же, как это делают жиры, сказал Хонг. Ткань, содержащая жидкости и липиды, становится прозрачной при добавлении красителя, потому что преломление света жидкостями соответствует преломлению света липидами.

Исследователи продемонстрировали способность тартразина делать ткани прозрачными на тонких кусочках сырой куриной грудки. Затем они втирали краситель в различные участки кожи живых лабораторных мышей. Нанесение красителя на головы грызунов позволило команде тщательно изучить крошечные ветвления кровеносных сосудов, на брюшко — дало чёткое представление о сокращении кишечника мыши в процессе пищеварения и выявило другие движения, связанные с дыханием. Исследователи также использовали раствор тартразина на лапке мыши, что позволило различить мышечные волокна под кожей.

Открытие позволяет сделать ткани прозрачными только на глубину около 3 миллиметров, поэтому в настоящее время он имеет ограниченное практическое применение для более крупных животных.

Метод оказался не только безопасным и простым, но и обратимым — когда краситель смывали, кожа просто становилась непрозрачной для наблюдений через лазерную аппаратуру. Так что уже на этом этапе использования технология имеет огромные преимущества уже как минимум при работе с подопытными мелкими животными. А это, в свою очередь, ведёт к новым успехам в исследовании нервной системы и нейродегенеративных заболеваний, для которых очень важны наблюдения за теми же лабораторными мышами.