斯坦福大学的研究人员在最新一期《Science》杂志上发表的一篇论文中提出了一种新颖的方法，利用强吸收分子（如酒石黄）在活体生物组织中实现光学透明。这项研究突破了传统观念，展示了如何通过调整生物组织的光学性质，使其变得透明，从而在不进行创伤性手术的情况下观察内部结构和活动。

 

  研究背景与方法

 

研究人员基于洛伦兹振子模型，预测了某些染料分子在近紫外光谱（300~400nm）和可见光谱（400~500nm）蓝色区域具有显著吸收共振的特性。当这些染料溶解于水中时，它们能够提高水介质在较长波长下的折射率实部，这与克拉莫-克兰尼克关系相符。因此，通过添加水溶性染料，可以有效降低水和脂质之间的折射率差异，从而实现生物组织的光学透明。

 

  主要发现

 

研究团队选择了美国食品药品管理局（FDA）批准的一种常用食用染料——酒石黄（tartrazine）作为实验对象。他们发现，酒石黄的水溶液能够在不造成永久性损伤的情况下，使活体啮齿动物的皮肤、肌肉和结缔组织变得透明。实验结果显示，通过这种方法处理后，能够在毫米级散射介质中达到微米级的空间分辨率。

 

  应用实例

 

研究人员在活体小鼠的腹部应用了酒石黄溶液，成功实现了“透明腹部”，使得能够直接观察到荧光蛋白标记的肠道神经元，并记录下它们随小鼠肠道运动变化的情况。此外，他们还将这种方法应用于小鼠头部头皮和后肢，分别用于观察脑血管和进行肌肉肌节的高分辨率显微成像。

  意义与前景

 

这项研究成果提供了一种新颖的方法，可以在不破坏组织完整性的前提下，观察活体动物深层组织和器官的结构、活动与功能。这对于生物学研究，尤其是对于理解复杂的生理过程和病理变化具有重要意义。尽管这种方法仍面临一些局限，比如在异质组织中完全消除散射的难度以及吸收分子扩散所能达到的深度限制，但它为未来的研究开启了一个全新的视角。

 

该研究为生物医学领域提供了新的工具，有望推动疾病诊断、药物开发和基础科学研究的进步。随着技术的进一步发展和完善，预计这种方法将在更多应用场景中得到推广。