涂点这个就能拥有“透视眼”？Science重磅：色素竟能使皮肤变透明，直接看到脑血管、肝脏、肠道……_新浪财经

如果第二天一醒来你拥有了一项超能力，你希望自己的超能力是什么？

不知道有多少人会和小编一样，选择「透视眼」。可别想歪了！作为医学生，要是能自带“肉眼X光”，不知道多少问题将迎刃而解。

万万没想到，这个看似“科幻小说”中的场景，居然照进现实。最近，顶刊Science发布的重磅研究发现了一种能让活体动物变“透明”的方法——这并不是魔法，使用到的是生活中很常见的食用色素，柠檬黄（Tartrazine）。

柠檬黄，又称FD&C黄色5号，是一种水溶性合成色素，可用于给食品添加鲜艳的黄色或橙色调。在食品工业中，柠檬黄常见于各种各样的糖果、巧克力、汽水、功能饮料、烘焙食品等。根据欧洲食品安全局的建议，柠檬黄使用剂量<2g/kg的情况下，不会产生毒性或其他不良影响。

图源：网络

来自斯坦福大学的研究团队惊讶地发现，柠檬黄能使活啮齿类动物的皮肤、肌肉和结缔组织变透明，这样研究者能直接穿过“透明腹部”观察到肠道运动或透过“隐形头皮”看到脑血管的动态变化。

不敢相信，如果未来某一天“柠檬黄透视色”能普及，将会像“透过玻璃一样”，简单且直接地看到活体动物的深层组织和器官的结构、活动和功能，无需任何侵入性检查。

不少读者读到这儿，是不是“将信将疑”？到底是在怎样的情形下，才能“让魔法发生”呢？难道在手臂上涂点橙子味的芬达（内含柠檬黄色素），就能看到下面的血管了吗？

DOI:10.1126/science.adm6869

要想了解“变通透”的办法，还要从“不透明”说起。

活体生物之所以不能被“一眼看穿”，是因为光的散射。由于生物物质结构的复杂性，不同物质有着不同的折射率（RI），具有低折射率的水基成分（如间质和细胞膜）与具有高折射率的脂基、蛋白基成分（如质膜、髓鞘和肌纤维）之间的差异，导致组织的不透明度。相反，如果能够大幅度减少光的散射，就能大大提高视野、荧光、非线性和超分辨率成像技术的效果。

基于上述原理，现有的减少散射的方法是缩小RI差异，比如：使用高RI的化学物质来代替水，或者去除脂质来产生全水的环境。这种方法从理论上看是可行的，但很少用于活体组织，毕竟想要从活体内去除水和脂质简直“要命”。

于是，研究者们“另辟蹊径”想了个新办法——往组织中加点强吸收分子，从而降低水和脂质之间的RI对比度，或许能提高活体生物组织的光学透明度。

实验过程图

经过严格的光学原理探究和筛查，包括非线性光学中的Kramers-Kronig关系式、洛伦兹振荡器模型等，柠檬黄“闯入”了研究者们的视野。

研究者发现，柠檬黄溶于水之后，能够减少水和脂质之间的折射率差异，使得组织变“透明”。最基础的散射介质实验显示，0.6M的酒石酸溶液使得原本浑浊（不透明）的胶体二氧化硅溶液变得完全透明，其效果甚至超过了传统的光学清除剂甘油。

对比不同浓度柠檬黄的“变透明”效果发现：随着浓度的不断提高，“致透”的效果会越好。

散射介质实验

浓度越高效果越好

这个神奇的现象让研究者们“兴奋”了起来，他们开始在活体组织身上测试柠檬黄的“魔法”。

首先，研究者将柠檬黄溶液局部涂抹在“光头”小鼠的头皮上，并进一步使用激光散斑衬比成像（LSCI）来观察其头部的脑血管特征。

正常情况下，需要去除不透明的头皮之后，才能通过LSCI观察到脑血管的情况。但在涂抹了柠檬黄之后，神奇的事情来了！LSCI能直接显示出具有代表性的脑血管结构。当然，当用水冲洗掉头皮上的柠檬黄染色剂之后，透明效果又被逆转了。

不仅如此，柠檬黄同样能使得小鼠的腹部组织变透明。具体来说，研究者将柠檬黄局部涂抹在麻醉的活体小鼠的腹部皮肤上并轻轻按摩，发现腹部皮肤的颜色变深了，而且在红色窗口中变得更加透明。

这种透明效果究竟有多好呢？可以直接用肉眼观察到。研究者能透过“玻璃腹”看到内部的器官及其运动情况，包括肝脏、小肠、盲肠和膀胱，甚至不需要借助任何专门的成像设备，堪称“涂抹式x光”。

柠檬黄的光穿透效果

当然，柠檬黄的厉害之处不限于此，它还能展示深层组织的显微成像。

肌小节是骨骼肌和心肌的基本收缩单位，在肌肉功能中起到核心作用，且在神经肌肉疾病（如脊髓性肌萎缩症）中发挥重要作用。但现有的活体肌小节成像方法较为麻烦，需要向肌肉组织中植入微内窥镜，从而对肌小节中肌球蛋白杆的二次谐波产生（SHG）信号进行成像，以此观察。然而，在这种方法下，观察的视野会受到植入位置的限制。

但接触了柠檬黄之后，小鼠后肢上的皮肤变得透明。通过完整皮肤的直接SHG成像，大约在220mm的深度时观察到肌节的模糊的微观特征。

此外，通过收集同一深度的SHG信号，还能识别出肌小节的周期性结构。具体来说，研究者透过透明的后肢组织，在肌原纤维中发现了2.60±0.28mm的特征周期，这与肌小节的长度一致。