2025-03-21 15:00:03
我“天真年少”的时候，总喜欢幻想自己有一些奇怪的超能力，比如随时隐身，自由变形等等。但说实话，我从来没有想过让自己的皮肤变透明。如果这是一种超能力，那听上去可太奇怪了，而且好(hǎo)像(xiàng)没(méi)什(shén)么(me)用(yòng)。
但(dàn)换(huàn)个(gè)角(jiǎo)度(dù)来(lái)看(kàn)，对(duì)医(yī)生(shēng)来(lái)说(shuō)，这(zhè)可(kě)大(dà)有(yǒu)用(yòng)处(chù)。从(cóng)古(gǔ)至(zhì)今(jīn)，想(xiǎng)要(yào)知(zhī)道(dào)一(yī)个(gè)人(rén)的(de)体(tǐ)内(nèi)发(fā)生(shēng)了(le)什(shén)么(me)，从(cóng)来(lái)都(dōu)不(bù)是(shì)一(yī)件(jiàn)容(róng)易(yì)的(de)事(shì)儿(ér)。比(bǐ)如(rú)如(rú)果(guǒ)能(néng)把(bǎ)我(wǒ)们(men)肚(dù)子(zi)上的一块皮肤变透明，或许就能免于手术，甚至不需要借助昂贵的成像仪器，轻松看穿我们体内的情况。
最近，科学家发现，把一种混合物涂在活小鼠的不同身体部位时，就会让这些地方变透明。不要以为这是什么难得一见的试剂，这种混合物只需要两种再常见不过的物质，水和柠檬黄，也就是一种再常见不过的食用色素。让我们一起来看看这项发表在《科学》杂志上的开创性研究。
为了了解透明，我们先来说说“不透明”。我们都知道，大多数动物的身体都不是透明的，比较著名的透明动物有水母、斑马鱼、玻璃蛙。而我们的身体之所以不透明，主要是因为皮肤组织是一种散射介质，它可以散射光，让照在我们身上的光在不同方向上被反射出去，而无法直接穿过去。
这种散射效应和(hé)人(rén)体(tǐ)组(zǔ)织(zhī)的成分有关。我们的身体有许多不同的成分，比如水、脂质、蛋白质等等。这些成分都有不一样的折射率，它们会以不同的方式减缓光在它们之中的传播速度。比如，对可见(jiàn)光(guāng)来(lái)说(shuō)，水(shuǐ)的(de)折(zhé)射(shè)率(lǜ)大(dà)概(gài)是(shì)1.33，而(ér)脂(zhī)质(zhì)和(hé)蛋(dàn)白(bái)质(zhì)就(jiù)要(yào)更(gèng)高(gāo)一(yī)些(xiē)。
在(zài)大(dà)多(duō)数(shù)组(zǔ)织(zhī)中(zhōng)，这(zhè)些(xiē)折(zhé)射(shè)率(lǜ)各(gè)不(bù)相(xiāng)同(tóng)的(de)成(chéng)分(fēn)紧(jǐn)密(mì)结(jié)合(hé)，可(kě)见(jiàn)光(guāng)在(zài)穿(chuān)过(guò)时(shí)就(jiù)会(huì)发(fā)生(shēng)散(sàn)射(shè)。也(yě)正(zhèng)是(shì)这(zhè)种(zhǒng)散(sàn)射(shè)效(xiào)应(yīng)，让(ràng)我(wǒ)们(men)觉(jué)得(de)它是(shì)不(bù)透(tòu)明(míng)的(de)。
那(nà)么(me)反(fǎn)过(guò)来(lái)想(xiǎng)，想(xiǎng)要(yào)让(ràng)活(huó)体(tǐ)组(zǔ)织(zhī)变(biàn)透(tòu)明(míng)，就(jiù)得(de)让(ràng)光(guāng)能(néng)穿(chuān)过(guò)去(qù)。而(ér)想(xiǎng)要(yào)光(guāng)畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(de)穿(chuān)过(guò)，关键就(jiù)在(zài)于(yú)找(zhǎo)到(dào)一(yī)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)来(lái)减(jiǎn)少(shǎo)不(bù)同(tóng)成(chéng)分(fēn)的(de)折(zhé)射(shè)率(lǜ)差(chà)异(yì)。
有(yǒu)了(le)这(zhè)个(gè)基(jī)本(běn)思(sī)路，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)又(yòu)找(zhǎo)到(dào)了(le)一(yī)个(gè)重(zhòng)要(yào)的(de)光学概念。有一个数学方程，被称为克拉默斯-克勒尼希关系。它描述了一种材料的光吸收与折射率之间的关系。它告诉我们，材料和不同颜色的光之间的互动其实有一种微妙的联系，如果一种材料吸收了更多某种颜色的光，这会改变另一种颜色通过材料的方式。
这并不是一个新发现的方程，几十年前科学家已经注意到了这种关系。而这项新研究就是对这个方程的全新应用。
研究人员选择了一种相当常见、相对安全的食用色素——柠檬黄。它能吸收大部分的可见光，尤其能吸收蓝光和紫外光。如(rú)果(guǒ)有(yǒu)机(jī)会(huì)你(nǐ)可以做个小实验：当将柠檬黄在水中溶解的时候，会产生一种特有的橙红色。这是因为可见光的蓝色部分被吸收了，只留下了橙色到红色的部分。
根据克拉默斯-克勒尼希关系，蓝光的吸收，会让水对红光的折射率从1.33升高到大约1.45。不(bù)要(yào)小(xiǎo)瞧(qiáo)这(zhè)一(yī)点(diǎn)的(de)升(shēng)高(gāo)，它(tā)恰(qià)好(hǎo)达(dá)到(dào)了(le)和(hé)脂(zhī)质(zhì)和(hé)蛋(dàn)白(bái)质的折射率差不多的数值。这样一来，红光就不会再像之前那样被散射了，整个组织就好像是一种单一成分的均匀材料，看上去也就透明了。
研究人员将含有柠檬黄的溶液涂抹在小鼠身体的不同部位，果然产生了神奇的效果。涂到小鼠的头皮上，他们能看到小鼠脑中的血管；涂在腹部，就能看见肠道；涂在四肢上，就能看到四肢的肌肉纤维。
而一旦染料完全扩散到皮肤中(zhōng)，皮(pí)肤(fū)就(jiù)会(huì)变(biàn)得(de)透(tòu)明(míng)。这(zhè)个(gè)过(guò)程(chéng)完(wán)全是(shì)无(wú)创(chuàng)的(de)，也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，不(bù)需(xū)要(yào)任(rèn)何(hé)手(shǒu)术(shù)。而(ér)且(qiě)这(zhè)个(gè)过(guò)程(chéng)是(shì)可(kě)逆(nì)的(de)，只(zhǐ)要(yào)冲(chōng)洗(xǐ)掉(diào)残(cán)留(liú)的(de)染(rǎn)料(liào)，或(huò)者(zhě)等(děng)到(dào)染(rǎn)料(liào)经(jīng)过(guò)代(dài)谢(xiè)、通(tōng)过(guò)尿(niào)液(yè)排(pái)出(chū)体(tǐ)外，皮肤就会恢复如常。完全不用担心不必要的“隐私泄露”！
研究人员相信，这种染料可以在生物医学研究中大展身手。我们知道，我们没法拿显微镜这样的光学设备直接研究活体的人或动物，因为我们是不透明的，光穿不过去。这项新发现也(yě)许(xǔ)可(kě)以帮助组织变得透明，让科学家详细观察活体的动态过程，颠覆生物学中的光学成像研究。
目前，这项研究还仅仅在小鼠身上进行过。严格来说，我们还不知道它在人类皮肤上的效果。毕竟，人类皮肤比小鼠的要厚10倍，到底需要多少剂量，或者用怎么样的递送方法，才能让人的皮肤变透明，这些都是很现实的问题。此外，虽然柠檬黄的确相对安全，但它仍然可能存在一定的健康风险，比如过敏。
研究人员正在努力改进这项技术。下一步，他们希望了解多少剂量在人体组织中最有效，同时也希望尝试更多分子，也许就能找到比(bǐ)柠(níng)檬(méng)黄(huáng)更好的物质。我们拭目以待！
本文为·创作培育计划扶持作品
作者名称： 吕同舟
审核：梁前进 北京师范大学生命科学学院 教授
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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