Ahhoz, hogy kiderítsék, mi történik a bőr alatt, az orvosok általában drága képalkotó eljárások sorát alkalmazzák – röntgen, ultrahang, MRI, endoszkópia stb, hogy csak néhány technikát említsünk a sok közül. Egy anyagkutatókból álló csapat azonban nemrégiben jóval egyszerűbb módot talált arra, hogy belelásson a test belsejébe – legalábbis az egerekébe. A kutatók a Science című tudományos folyóiratban megjelent tanulmányukban arról számolnak be, hogy egy közönséges pigment alkalmazásával az állatok bőre átmenetileg átlátszóvá tehető, és így láthatóvá válnak az alatta lévő szervek.
„Ez egyfajta megvalósult álom a mi területünkön” – mondja Hiroki Ueda, a Tokiói Egyetem biológusa, aki nem vett részt a munkában. Bár szerinte a technika még messze van attól, hogy embereken is alkalmazható legyen, a kutatásban akár azonnal is hasznosítható lehet.
Mint azt mindenki tudja, aki valaha is egy zseblámpa fölé tartotta a kezét, a fénytől az ujjak vörösen izzanak, de nem kapunk tiszta képet a bennük lévő csontokról, izmokról és erekről. Ez azért van, mert a szövetek szórják a fényt, mert a biológiai szövetek többféle anyag keverékéből állnak. Minden átlátszó anyagnak van egy úgynevezett törésmutatója, amely a vákuumban lévő fénysebesség és a fény anyagban való terjedési sebességének aránya. A vízben a fény a vákuumban mért sebesség háromnegyedével halad át, így a víz törésmutatója 1,33. A levegő törésmutatója valamivel egy fölött van. Amikor a fény különböző törésmutatójú anyagokon halad át, haladási iránya módosul. Ugyanez az elv teszi lehetővé, hogy a szemüveglencsék a fényt a retinára fókuszálják.
A szövetekben a sejtmembránokat alkotó lipidek törésmutatója körülbelül 1,4, ami magasabb, mint a környező vízé. A sejtek tehát úgy viselkednek, mint sok véletlenszerűen tájolt lencse, amelyek minden irányba szórják a fényt. Meglévő technikák átlátszóvá tudják tenni a szöveteket – és akár az egész egeret – a lipidek eltávolításával, de mivel ezek a technikák elpusztítják a sejtmembránokat, élő állatokon nem alkalmazhatók.
Guosong Hong, a Stanford anyagkutatói és kollégái ezért más utat választottak. Ahelyett, hogy eltávolították volna a lipideket, hogy a minta törésmutatója a vízéhez igazodjon, megemelték a mintában lévő víz törésmutatóját, hogy az a lipidek és számos fehérje törésmutatójához igazodjon. Kiszámították, hogy egy tartrazin nevű sárga szintetikus festékanyag éppen a megfelelő sebességre lassítja a fényt. A tartrazin egy engedélyezett ételfesték, amelyet számos élelmiszer, köztük a Doritos és a Kool-Aid színezésére használnak, így a kutatók arra számítottak, hogy a biológiai szövetekben való használata biztonságos lesz.
Normális esetben a vízhez adott színezék kevésbé átlátszóvá tenné a vizet. Mivel azonban a festék egyszerre nyeli el a kék fényt és lassítja le a fényt, hogy csökkentse a víz és a lipidek közötti törésmutató különbségét, a szövet szórás nélkül átengedi a vörös és a narancssárga fényt, így az átlátszóvá válik ezekre a színekre. A víz és a lipidek kémiailag továbbra is különböznek, de a fény nem látja ezt, és nagyon könnyen áthatol rajtuk, mondja Hong.
A kutatók leborotválták az egereket, és a festéket a csupasz bőrükön alkalmazták. A módszerrel néhány másodpercre alatt egy narancssárga árnyalatú „ablakot” tudtak létrehozni, amelyen keresztül beleláttak az állatok testébe. Így megfigyelhették az egyes állatok működő szívvét, és azt, ahogy a gyomor-bélrendszer keresztülnyomja a táplálékot a beleken.
Mikroszkóp segítségével Hong csapata más szöveteket is megnézett, beleértve az egér borotvált lábának izomrostjait, amit általában csak akkor lehet látni, ha az állat bőrén keresztül endoszkópot vezetnek be. Még egy egér csupasz fejbőrét is bedörzsölték a festékkel, hogy azt átlátszóvá tegyék. Egy sötétvörös fluoreszcens festék segítségével a kutatók az agy legkülső rétegeiben tüzelő idegsejteket. is láthatták. (Az egerek koponyája természetes módon áttetsző, mert annyira vékony.) Miután a kutatók vízzel leöblítették a festéket, a bőr természetes színe visszatért, és az egerek látható mellékhatások nélkül tovább éltek, amíg néhány héttel később el nem pusztították őket.
Hong szerint a technikának még vannak korlátai. Mivel az „ablakok” narancssárga színűek, a legtöbb fluoreszkáló festék nem látható rajtuk keresztül. Egy másik probléma a szövet vastagsága, de az előzetes vizsgálatok során Hong csapata úgy találta, hogy a tartrazin bőr alá történő befecskendezése lehetővé teheti, hogy mélyebb struktúrákat lássanak. A festék ugyanakkor nem képes kompenzálni a vérben lévő, vasban gazdag hemoglobinra és bizonyos fehérjékre, amelyeknek más a törésmutatójuk, mint a víznek és a lipideknek, így ezeket a szöveteket a festék nem teszi átlátszóvá. Ennek ellenére a kutatók izgatottak a megoldásban rejlő kutatási lehetőségek miatt, és egyesek szerint az idővel akár az embereken is használható lehet.
