Новая технология делает кожу невидимой
Исследователи разработали новый способ видеть органы внутри тела, делая вышележащие ткани прозрачными для видимого света. Парадоксальный процесс — местное нанесение безопасных для пищевых продуктов красителей - был обратим в тестах на животных и в конечном итоге может быть применен для широкого спектра медицинской диагностики, от выявления повреждений до мониторинга расстройств пищеварения и выявления раковых заболеваний.
Исследователи из Стэнфордского университета опубликовали исследование под названием "Достижение оптической прозрачности у живых животных с помощью поглощающих молекул" в журнале Science от 6 сентября 2024 года.
"В перспективе эта технология может сделать вены более заметными для взятия крови, упростить удаление татуировок с помощью лазера или помочь в раннем выявлении и лечении рака", - сказал доцент кафедры материаловедения и инженерии Стэнфордского университета Госонг Хонг, который помогал руководить этой работой.
"Например, в некоторых методах лечения используются лазеры для удаления раковых и предраковых клеток, но они ограничены областями, расположенными вблизи поверхности кожи. Этот метод может улучшить проникновение света".
Осветляющее решение
Чтобы освоить новую технику, исследователи разработали способ предсказать, как свет взаимодействует с окрашенными биологическими тканями.
Эти предсказания требовали глубокого понимания рассеяния света, а также процесса преломления, при котором свет меняет скорость и изгибается при переходе из одного материала в другой.
Рассеяние - это причина, по которой мы не можем видеть сквозь наше тело: жиры, жидкости внутри клеток, белки и другие материалы обладают разным показателем преломления, свойством, которое определяет, насколько сильно будет изгибаться входящая световая волна.
В большинстве тканей эти материалы плотно прилегают друг к другу, поэтому различные показатели преломления приводят к рассеянию света при его прохождении. Именно эффект рассеяния воспринимается нашими глазами как непрозрачность окрашенных биологических материалов.
Исследователи поняли, что если они хотят сделать биологический материал прозрачным, то должны найти способ согласовать различные показатели преломления, чтобы свет мог беспрепятственно проходить сквозь него.
Опираясь на фундаментальные знания в области оптики, исследователи пришли к выводу, что красители, которые наиболее эффективно поглощают свет, могут также быть очень эффективными в равномерном направлении света в широком диапазоне показателей преломления.
Одним из красителей, который, по прогнозам исследователей, будет особенно эффективным, был тартразин, пищевой краситель, более известный как FD & C Yellow 5. Оказывается, они были правы: при растворении в воде и всасывании в ткани молекулы тартразина приобретают идеальную структуру, соответствующую показателям преломления, и предотвращают рассеяние света, что приводит к прозрачности.
Исследователи сначала проверили свои прогнозы на тонких ломтиках куриной грудки. По мере увеличения концентрации тартразина показатель преломления жидкости в мышечных клетках повышался до тех пор, пока не сравнялся с показателем преломления мышечных белков — ломтик становился прозрачным.
Затем исследователи осторожно нанесли на мышей временный раствор тартразина. Сначала они нанесли раствор на кожу головы, чтобы сделать кожу прозрачной и показать кровеносные сосуды, пересекающие мозг. Затем они нанесли раствор на брюшную полость, который через несколько минут исчез, демонстрируя сокращения кишечника и движения, вызванные сердцебиением и дыханием.
С помощью этого метода можно было различать детали в масштабе микрон и даже наблюдать под микроскопом. Когда краситель был смыт, к тканям быстро вернулась нормальная непрозрачность. Тартразин, по-видимому, не оказывал долгосрочного воздействия, и его избыток выводился с отходами в течение 48 часов.
Исследователи подозревают, что введение красителя должно привести к еще более глубокому изучению организмов, что может иметь значение как для биологии, так и для медицины.
Старые формулы открывают новые возможности в медицине
Проект начинался как исследование того, как микроволновое излучение взаимодействует с биологическими тканями.
Изучая учебники по оптике 1970-х и 1980-х годов, исследователи обнаружили два ключевых понятия: математические уравнения, называемые соотношениями Крамерса-Кронига, и явление, называемое колебаниями Лоренца, при котором электроны и атомы резонируют внутри молекул при прохождении через них фотонов.
Хорошо изученные на протяжении более ста лет, но не применяемые в медицине таким образом, эти инструменты оказались идеальными для прогнозирования того, как тот или иной краситель может повысить показатель преломления биологических жидкостей, чтобы они идеально сочетались с окружающими жирами и белками.
Аспирант-исследователь Ник Роммельфангер, работающий в рамках стипендии NSF для научных исследований, был одним из первых, кто осознал, что те же модификации, которые делают материалы прозрачными для микроволн, могут быть адаптированы для воздействия на видимый спектр, что потенциально может найти применение в медицине.
Молекула среди многих других.
Перейдя от теории к экспериментам, научный сотрудник Цзыхао Оу, ведущий автор исследования, заказал несколько стойких красителей и начал процесс тщательной оценки каждого из них на предмет идеальных оптических свойств.
В конечном счете, команда выросла до 21 студента, сотрудников и консультантов, задействовав несколько аналитических систем.
Одной из наиболее важных систем оказался эллипсометр десятилетней давности, расположенный среди новейшего оборудования в Stanford Nano Shared Facilities, являющейся частью Национальной координируемой инфраструктуры нанотехнологий NSF (NNCI).
Эллипсометр - это инструмент, используемый в производстве полупроводников, а не в биологии. Однако, возможно, впервые в медицине исследователи поняли, что он идеально подходит для прогнозирования оптических свойств целевых красителей.
"Передовые исследовательские центры постоянно стремятся найти правильный баланс, предоставляя доступ к базовым инструментам и опыту, одновременно освобождая место для более новых, крупных и мощных приборов", - сказал программный директор NSF Ричард Нэш, который курирует NNCI NSF.
"Хотя такая базовая рабочая лошадка, как эллипсометр, редко попадает в заголовки газет, она, тем не менее, может сыграть решающую роль при использовании в нетипичных целях, как в данном случае. Открытый доступ к таким приборам является основой для совершения новаторских открытий, поскольку эти инструменты могут быть использованы по-новому для получения фундаментального представления о научных явлениях".
Исследователи надеются, что благодаря методам, основанным на фундаментальной физике, их подход откроет новую область исследований по подбору красителей для биологических тканей на основе оптических свойств, что потенциально приведет к широкому спектру медицинских применений.
"Как специалист по оптике, я поражен тем, как много они получили, используя отношения Крамерса и Кенига", - сказал руководитель программы NSF Адам Вакс, который поддерживал работу Хонга.
"Каждый студент-оптик знает о них, но эта команда использовала уравнения, чтобы выяснить, как сильно впитывающийся краситель может сделать кожу прозрачной. ... Хонг смог сделать шаг в новом смелом направлении, что стало прекрасным примером того, как фундаментальные знания в области оптики могут быть использованы для создания новых технологий, в том числе в биомедицине".
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Беспрецедентные сообщения о НЛО

Воздушный шар хотят запустить на Титан

Всплеск наблюдений НЛО в 2024 году

Где все инопланетяне. Феномен 2024 года

Действительно ли Лондон является столицей НЛО

Загадочные огни вызывают предположения об НЛО

Звезда NASCAR столкнулся с НЛО

Инцидент с НЛО, который потряс Чили

Как ИИ меняет наши представления о неизведанном

Легенда NASCAR был на волосок от гибели из-за НЛО

Метод обнаружения инопланетян с помощью черных дыр

Мог ли спецназ обнаружить НЛО

Мучительный опыт Марка Мартина

Наблюдение НЛО в Корнуолле

Наблюдение НЛО повергло в шок экипаж самолета

Надежды на Лох-Несское чудовище возросли

НАСА изучит варианты возврата образцов с Марса

Невероятная встреча гонщика с НЛО

Невероятные встречи с диковинными существами

Новый зонд будет искать следы слияний черных дыр

Обычный полет принял неожиданный оборот

Потенциал карт галактик для изучения новой физики

Раскрываем правду о вирусном видео с НЛО

Рассказываем о последних наблюдениях НЛО в Ирландии

Рекордные наблюдения НЛО или просто недоразумения

Сокращение расходов на поиск марсианской породы

Стоим ли мы на пороге контакта с НЛО

Существуют ли частицы, движущиеся быстрее света

Таинственная встреча Марка Мартина

Таинственный полет знаменитого гонщика

Тайна, стоящая за недавними сообщениями об НЛО

Темная материя и путь к разгадке тайн Вселенной

Темной энергии не существует

Транспортное средство, похожее на НЛО

Универсальный механизм коллимации струй черных дыр

Центр наблюдения НЛО собирает рекордные отчеты

Число наблюдений НЛО достигло рекордного уровня

Что на самом деле думают работники об ИИ-ассистентах

Что на самом деле стоит за наблюдениями НЛО

Что стоит за всплеском наблюдений НЛО

Выдвижные маркизы. Идеальное решение для защиты от солнца и дождя. Как выбрать и где купить

Более дешевый и быстрый способ доставки марсианских камней

Бывший астронавт НАСА исследует свою встречу с НЛО

Бывший офицер рассказал о близком знакомстве с НЛО

Быстрые радиовсплески происходят от нейтронной звезды

Выяснили происхождение быстрых радиовсплесков

Где нам следует искать внеземную жизнь

Долгосрочный центр лунной инфраструктуры

Жизнь на Земле не могла бы существовать без углерода

Житель Милтон-Кейнса снял странный объект

Заброшенная столица НЛО в Австралии

Загадочное замедление роста космических структур

Затонувшие миры под Тихим океаном

Зеленый свет замечен над Багамами

ИИ предсказывает оптимальные цены в нестабильные времена

Инопланетянин замечен в Раджастане

Как метеориты падают на обратную сторону Луны

Луч электронов направит зонд к Альфе Центавра

Люди скоро смогут вести добычу минералов на Луне

Могут ли экзопланеты у белых карликов сохранить океаны

Образование Плутона и его крупнейшего спутника

Образцы говорят, что на Луне было магнитное поле

Оценки радиационного риска в космическом пространстве

Попытка объяснить НЛО без участия инопланетян

Почему богатые, скучающие люди видят больше НЛО

Происхождение черных дыр определяется их вращением

Пять горячих точек НЛО в Великобритании

Разноцветные облака Юпитера состоят не из аммиачного льда

Роль древней обсерватории Руджм эль-Хири

Смотрите фильм Взгляд пришельцев

Создание космических ракет следующего поколения

Сокровищница невидимых звезд

Составление карты космических ресурсов

Странные обьекты на пожарами в Палисейдсе

Таинственный объект замечен над Багамскими островами

Уникальные визуальные проблемы на южном полюсе Луны

Уфо-лоббист призывает объяснить наблюдения НЛО

Что произошло во время встречи с НЛО Тик-Так

Шотландский город вошел в топ-5 самых аномальных

Экипаж самолета из Форт-Лодердейла заметил НЛО

Яркий оранжевый обьект над Форт-Кэмпбеллом

Бриллиантовые серьги. Как выбрать модель, которая будет идеально подходить вашему стилю

Как часто нужно посещать стоматолога если ничего не беспокоит

Как изменится стоимость автомобильных запчастей в 2025 году

Сокровища Монтесумы 3. Как найти золотые тайны в этой захватывающей головоломке

Галлюцинаторный ИИ помогает науке мечтать

Как застрелить снежного человека

Когда мы с Джимми Картером говорили об НЛО

Компания OpenAI не создала защиту авторских прав

Легенда NASCAR рассказал о близком контакте с НЛО

На США вот-вот обрушится мощное землетрясение

Некоторые из дронов действительно являются НЛО

НЛО был замечен высоко над Багамскими островами

НЛО в небе над калифорнийскими лесными пожарами

НЛО над ущельем Нью-Ривер

Ослабить хватку конспирологии - сложная задача

Отслеживание НЛО на фоне паники с дронами и шарами

Паника из-за НЛО в Нью-Джерси продолжается

Подтвердили галактическую нейтринную аномалию

Появление НЛО в небе над шотландским городом

Разбившийся НЛО - фантастическое творение ИИ

Темная энергия - это иллюзия

Трамп обещает рассказать все о таинственных НЛО

Экипаж частного самолета столкнулся с НЛО над Багамами

Экситоны демонстрируют захватывающие квантовые тайны

Встреча экс-президента Джимми Картера с НЛО

Демон разговаривал со сталкерами на жутком кладбище

Дроны и инопланетные технологии

Жертва программы ЦРУ по контролю над разумом МК-Ультра

Красный НЛО парит над Диснейлендом

Кризис с дронами - это только начало

Криптозоологи погибли на охоте

Множество наблюдений НЛО зарегистрировано в Шайенне

НЛО двигался над лесными пожарами в Калифорнии

НЛО по-прежнему вторгаются в Нью-Джерси

Новые тревожные подробности проекта МК-Ультра

Оранжевый НЛО был замечен в небе Теннесси

Пассажир самолета запечатлел две фигуры на фоне облаков

Певцу Робби Уильямсу нравятся инопланетяне

Послания лидеров из Галактической федерации

Предзнаменование или совпадение

Скоро докажут существование инопланетян

Тайна инопланетного сигнала, полученного из космоса

Частная встреча депутата парламента с Грушем

Электрический летательный аппарат, похожий на НЛО

Джо Роган обвиняет Трампа в сокрытии информации об НЛО

Для чего на самом деле используется Зона 51

Есть ли жизнь на Марсе

Илон Маск и полемика о наблюдениях НЛО

Инопланетяне посетили Диснейленд в Орландо

Итак, посещали ли инопланетяне Колорадо-Спрингс

Как Картер отказался обнародовать файлы об НЛО

Криптозоологи погибли во время охоты на бигфута

Лидер городского совета Дербишира - НЛО реальны

Найдены еще два трупа инопланетян

Необходимо раскрыть секреты Титана

НЛО подвергают пилотов авиакомпаний опасности

Оранжевый шар был замечен в небе над Скотстауном

Причины появления НЛО над Нью-Джерси

Прогресс в области квантовой памяти

Проделки инопланетян в графстве Дербишир

Снежный человек втянут в загадку НЛО в США

Тайна древнего Колеса призраков сохраняется

Темной энергии не существует

Технологические компании стремятся манипулировать нами

От чего зависит стоимость алкоголя при выкупе

Круглосуточный заказ цветов. Удобство и преимущества

Будущее наблюдения за НЛО

Будущее обнаружения внеземных цивилизаций

Встречи с НЛО происходили еще до современной эры

ИИ обнаруживает неопознанные воздушные явления

Исследуя загадку, которая находится над нами

Исследуя необъяснимое

Недавнее наблюдение НЛО вызвало бурю споров

Необъяснимые явления завораживают экспертов

НЛО - вот вам и высокотехнологичный поворот событий

НЛО - всему могут быть высокотехнологичные беспилотники

Обнаружение НЛО в Нью-Джерси вызвало ажиотаж

Раскрываем тайну нечеловеческого разума

Рост числа наблюдений НЛО в Европе

Стало известно о крушении НЛО в Аризоне

Таинственный свет поражает очевидцев

Уникальное сочетание фантазии и функциональности

Что значит НЛО для будущего авиационных технологий

Что они увидели в небе

Является ли ИИ ключом к пониманию НЛО

Является ли Массачусетс горячей точкой НЛО

Колесные проставки. Причины замены и критерии выбора

Что влияет на цены в тренажерных залах. За что вы платите

Септария – 'говорящий камень', связующий эпохи

Тенденции в фотографии в Дубае на 2025 год

Смотрите аниме сериалы и фильмы в онлайн-кинотеатре КиноБухта

Артефакты на Марсе помогут отследить экспансию человечества

Астронавт столкнулся с таинственными летающими шарами

Два криптозоолога найдены мертвыми в лесах Вашингтона

Джимми Картер встречался с НЛО

Женщина в полнолуние превратилась в зомби

Крупный прорыв в области квантовой телепортации

Манускрипты раскрывают утраченные секреты Исландии

НЛО не являются поводом для беспокойства

Этот год стал переломным в повышении интереса к НЛО

Является ли Нью-Джерси новой Зоной 51

В поисках темной материи

Взаимосвязь ИИ и наблюдений НЛО

Две звезды вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры

Две землеподобные планеты у близкой звезды

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика