Transparante muizen door licht absorberende kleurstof tonen organen in actie

Transparante muizen door licht absorberende kleurstof tonen organen in actie
Een kleurstof die bijdraagt aan het feit dat Doritos zijn oranje kleur behoudt, kan ook weefsels van muizentransparantie geven, hebben onderzoekers ontdekt. Door de kleurstof toe te passen op de huid van levende muizen stelde wetenschappers in staat om naar de structuren die eronder door weefsel te kijken, inclusief bloedvaten en interne organen te bekijken. De methode Science beschreven op 6 september
"Het is een grote doorbraak", zegt Philipp Keller, bioloog bij de Janelia Research Campus van het Howard Hughes Medical Institute in Ashburn, Virginia.
De technologie werkt door te veranderen hoe normaal ondoorzichtige lichaamsdelen interageren met licht. De vloeistoffen, vetten en eiwitten waaruit stoffen zoals huid en spieren bestaan uit verschillende brekingsindices (een meting van hoeveel een materiaal het licht buigt): waterige componenten hebben lage brekingsindices, terwijl lipiden en eiwitten een hoog hebben. Weefsel lijken ondoorzichtig omdat het contrast tussen deze brekingsindices betekent dat het licht verspreid is. De onderzoekers speculeerden dat het toevoegen van een kleurstof, het licht sterk wordt geabsorbeerd, het verschil tussen de brekingsindices van de componenten tot dergelijke weefsels zou beperken om ze transparant te maken.
"Als een materiaal veel licht in één kleur absorbeert, zal het licht buigen in andere kleuren", zegt studieauteur Guosong Hong, materiaalwetenschapper aan de Stanford University in Californië. Het team gebruikte theoretische fysica om te voorspellen hoe bepaalde moleculen de interactie van muisstoffen met licht zouden veranderen. Verschillende kandidaten verschenen, maar het team concentreerde zich op Tartrazin of FD&C Yellow 5, een vaak gebruikte kleurstof in veel bewerkte voedingsmiddelen. "Wanneer tartrazine in water wordt opgelost, maakt het water het flexibeler, vergelijkbaar met vetten", zegt Hong. Een stof die vloeistoffen en lipiden bevat, wordt transparant wanneer de kleurstof wordt toegevoegd, omdat de lichtfractie van de vloeistoffen van het lipide overeenkomt.
transparante huid
De onderzoekers toonden het vermogen van tartrazine om stoffen transparant te maken op dunne plakjes rauwe kipfilet. Vervolgens de kleurstof gemasseerd in verschillende delen van de huid van een levende muis. Door de kleurstof op de hoofdhuid toe te passen, was het team in staat om kleine zigzagpatronen van bloedvaten te onderzoeken; Solliciteren op de maag bood een duidelijk beeld van de darmbeweging van de muis bij de spijsvertering en onthulde andere bewegingen in verband met ademhaling. Het team gebruikte ook de oplossing op het been van de muis en kon spierweefsel onder de huid herkennen.
De technologie kan alleen weefsel transparant maken tot een diepte van ongeveer 3 millimeter, dus het is momenteel praktisch alleen voor dikker weefsel en grotere dieren met beperkt gebruik.
Maar omdat tartrazine een voedselverf is, is het veilig voor levende muizen en de methode is omkeerbaar - als de kleurstof wordt afgespoeld, keert de huid gewoon terug. Dit biedt een groot voordeel ten opzichte van bestaande methoden voor de productie van transparant weefsel, die meestal niet geschikt zijn voor levende dieren en vaak het gebruik van chemicaliën vereisen om de brekingsindex van bepaalde weefselcomponenten te veranderen of om ze volledig te verwijderen.
Het feit dat de methode transparantie creëert, is omkeerbaar en kan worden gebruikt bij levende dieren, "maakt het een duidelijk ding dat veel mensen willen gebruiken", zegt Keller. Hij gelooft dat het onder andere nuttig kan zijn in muismodellen die het zenuwstelsel en neurodegeneratieve ziekten willen begrijpen.
- >
-
ou, z. et al. Science 385 , EADM6869 (2024).