Eine eindrucksvolle Entdeckung gelang Forschenden in den USA: durch das Auftragen einer speziellen Farbstofflösung konnten sie die Haut von Mäusen durchsichtig machen. Die Methode ähnelt dabei dem “Wet-T-Shirt-Effekt”.
Lebende Haut ist ein Streumedium. Wie Nebel streut sie Licht, weshalb man nicht durch sie hindurchsehen kann. „Wir kombinierten den gelben Farbstoff, ein Molekül, das den Großteil des Lichts, insbesondere blaues und ultraviolettes Licht, absorbiert, mit Haut, einem streuenden Medium. Einzeln blockieren diese beiden Stoffe das meiste Licht. Aber als wir sie kombinierten, konnten wir die Haut der Maus transparent machen“, sagte Dr. Zihao Ou von der University of Texas (Dallas), Hauptautor der Studie. „Für diejenigen, die die grundlegende Physik dahinter verstehen, macht es Sinn; aber wenn man damit nicht vertraut ist, sieht es aus wie ein Zaubertrick.“
Veränderter Brechungsindex lässt durchsehen
Die „Magie“ entsteht dadurch, dass sich durch das Auflösen der lichtabsorbierenden Moleküle in Wasser der Brechungsindex der Lösung auf eine Weise ändert, die dem Brechungsindex von Gewebebestandteilen wie Lipiden entspricht. Im Wesentlichen verringern die Farbstoffmoleküle den Grad der Lichtstreuung im Hautgewebe, als würde sich eine Nebelbank auflösen.
Bei ihren Experimenten mit Mäusen rieben die Forscher die Wasser-Farbstoff-Lösung auf die Haut der Schädel und des Bauches der Tiere. Sobald der Farbstoff vollständig in die Haut eingedrungen war, wurde die Haut transparent. Der Prozess ist umkehrbar, indem man den restlichen Farbstoff abwäscht. Der in die Haut eingedrungene Farbstoff wird verstoffwechselt und über den Urin ausgeschieden. „Es dauert ein paar Minuten, bis die Transparenz eintritt“, sagte Ou. „Es ist ähnlich wie bei einer Gesichtscreme oder einer Maske: Die benötigte Zeit hängt davon ab, wie schnell die Moleküle in die Haut diffundieren.“
Organe sichtbar
Durch die transparente Haut des Schädels konnten die Forscher direkt die Blutgefäße an der Oberfläche des Gehirns beobachten. Im Bauchraum beobachteten sie innere Organe und die Peristaltik, also die Muskelkontraktionen, die den Inhalt durch den Verdauungstrakt bewegen.
Die transparenten Bereiche nehmen eine orangene Farbe an, sagte Ou. Der in der Lösung verwendete Farbstoff ist allgemein als FD&C Yellow #5 bekannt und wird häufig in orangefarbenen oder gelben Snackchips, Bonbonüberzügen und anderen Lebensmitteln verwendet. Die Food and Drug Administration zertifiziert neun Farbzusätze – darunter auch Tartrazin – für die Verwendung in Lebensmitteln. „Es ist wichtig, dass der Farbstoff biokompatibel ist – also ungefährlich für lebende Organismen“, sagte Ou. „Außerdem ist er sehr preiswert und effizient; wir brauchen nicht viel davon, damit es funktioniert.“
Bisher nur an Mäusen getestet
Die Forscher haben das Verfahren noch nicht an Menschen getestet, deren Haut etwa zehnmal dicker ist als die einer Maus. Derzeit sei noch nicht klar, welche Farbstoffdosierung oder Verabreichungsmethode notwendig sei, um die gesamte Dicke zu durchdringen, sagte Ou. „In der Humanmedizin verfügen wir derzeit über Ultraschall, um tiefer in den lebenden Körper zu blicken“, sagte Ou. „Viele medizinische Diagnoseplattformen sind sehr teuer und für ein breites Publikum unzugänglich, aber Plattformen, die auf unserer Technologie basieren, sollten das nicht sein.“
Ou sagte, eine der ersten Anwendungen der Technik werde wahrscheinlich die Verbesserung bestehender Forschungsmethoden in der optischen Bildgebung sein. „Unsere Forschungsgruppe besteht hauptsächlich aus Akademikern. Als wir die Ergebnisse unserer Experimente sahen, dachten wir als Erstes darüber nach, wie dies die biomedizinische Forschung verbessern könnte“, sagte er. “Es wird die bestehende optische Forschung in der Biologie völlig revolutionieren.“
Die nächsten Schritte der Forschung würden beinhalten, herauszufinden, welche Dosierung des Farbstoffmoleküls im menschlichen Gewebe am besten wirken könnte. Darüber hinaus experimentieren die Forscher mit anderen Molekülen, darunter auch künstlich hergestellten Materialien, die effizienter sein könnten als Tartrazin.
EUREKALERT