Наука и технологии 3 октомври 2024 г. · 
0 коментара
Ще бъде ли възможно някога да имаме прозрачна кожа? Кредит за изображение: Pixabay / TungArt7
Учените наскоро измислиха как да направят мишките прозрачни – но може ли същото нещо наистина да бъде направено при хората?
Представете си, че можете да виждате направо през кожата си, за да наблюдавате мускулите или органите си в действие. Звучи като научна фантастика, но група учени от Станфордския университет наскоро успяха да накарат кожата на живи мишки да изглежда прозрачна – поне при определени светлинни условия.
Този пробив безспорно отвори нови възможности в биологичните изследвания и медицинските изображения. И така, как са го направили и може ли някога да доведе до това хората да станат невидими?
Когато гледаме предмети, светлината се отразява от тях, което позволява на очите ни да виждат форми и цветове. Въпреки това, живата тъкан като кожата се държи по различен начин, защото се състои от неща като вода, протеини и липиди (мазнини), които всички изкривяват светлината под различни ъгли. Това означава, че светлината се разсейва от кожата, което ограничава колко дълбоко можем да видим в тялото без инвазивна хирургия.
За да се опитат да заобиколят този проблем, учените са разработили по-сложни техники за изобразяване през годините, като двуфотонна микроскопия и близка инфрачервена флуоресценция. Но те често изискват вредни химикали или работят само върху мъртва тъкан. Вместо това целта е да се намери начин за постигане на прозрачност в живите организми безопасно и обратимо.
В проучването на Станфорд изследователите се обърнаха към изненадващ инструмент: хранителна боя. Тартразин (известен също като E102), обикновена жълта хранителна боя, която се среща в чипс и безалкохолни напитки, има уникално свойство. Когато се разтвори във вода и се приложи върху кожни тъкани, той променя начина, по който светлината взаимодейства с биологичната материя.
Изобразяване на вътрешни органи на мишка
Ключът към това се крие във физиката на абсорбцията и пречупването на светлината, по-специално в нещо, наречено „отношения на Крамерс-Крониг“, които описват как материалите взаимодействат със светлината при различни дължини на вълната. Тартразинът се използва в микроскопията от години като начин за оцветяване на определени части от анатомията, за да ги направи по-видими, но никога не е бил използван върху цялата тъкан на живи животни.
Чрез добавяне на тартразин към вода и прилагането му върху тъканите на анестезирани живи мишки, изследователите успяха да променят индекса на пречупване на водата в тъканта, което означава степента, до която тя огъва светлината. Това доближава неговия индекс на пречупване до този на липидите, което позволява на светлината да преминава през кожата на мишките по-лесно, правейки ги да изглеждат прозрачни.
Учудващо, изследователите успяха да видят в безпрецедентни детайли дълбоки структури вътре в мишките, като кръвоносни съдове и дори мускулни влакна. В един пример те можеха да видят движенията на червата в реално време през прозрачния корем. Това ниво на видимост беше постигнато без видими вредни ефекти за мишките, включително възможността да се върне кожата им в нормалното й непрозрачно състояние, след като боята беше измита.
Това откритие може да бъде революционно. Представете си, че можете да наблюдавате функцията на органа без инвазивни процедури или да видите точно къде е вената, за да вземете кръв. Може също така да проправи пътя за пробиви в разбирането как болестите засягат тялото на микроскопично ниво.
Следваща спирка, невидимост?
Колкото и очарователно да е всичко това, правенето на хората напълно невидими остава малко вероятно поради няколко причини.
Първо, прозрачността, постигната в изследването на Станфорд, очевидно не е пълна невидимост. И въпреки че тартразинът позволява на светлината да преминава през тъканите, той работи най-добре със специфични дължини на вълната на светлината, главно в червените и инфрачервените области на спектъра. Това означава, че при нормални условия на осветление мишките не са наистина невидими с просто око. Вместо това те са прозрачни под специално оборудване за изображения, предназначено да улови това явление.
Второ, тази прозрачност засяга само тъканите, където е нанесена боята, и дори тогава тя е ограничена от това колко дълбоко може да проникне боята. Човешките тела са значително по-сложни и кожата е много по-дебела от тази на мишките. Да направим цял човек прозрачен би изисквало различно ниво на приложение и технология.
От една страна, светлината се държи по различен начин, когато преминава през по-големи обеми тъкан. Също така, дори ако можем да увеличим мащаба на технологията, постигането на прозрачност на цялото тяло ще включва значителни предизвикателства, като например да гарантираме, че боята достига равномерно до всички части на тялото, без да причинява вреда. Тартразинът е безопасен за консумация в рамките на дневните граници, но може да причини странични ефекти, алергични реакции и при големи дози има противоречиви данни относно това, че има токсични ефекти върху клетките или потенциално причинява генетични мутации.
В допълнение, ефектът на прозрачност работи, като променя начина, по който светлината взаимодейства с биологичните тъкани, но не се занимава с проблема с абсорбцията на светлина от други компоненти на тялото, като костите, които са по-плътни и вероятно ще изискват различни методи, за да станат прозрачни .
И така, възможна ли е човешката невидимост? Не по начина, по който виждаме във филмите. Но в бъдеще можем да видим по-нататъшни разработки, които разширяват границите на възможното с прозрачността в живите организми.
Тимъти Хърн, старши преподавател по биоинформатика, университет Anglia Ruskin
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)