در مطالعه‌ای که اخیرا در ساینس منتشر شد، محققان محلولی از رنگ تارترازین را که رنگ رایج غذاها، داروها و لوازم آرایشی است، روی موش‌های زنده مالیدند تا بافت‌های آن‌ها شفاف شود و پنجره‌ای موقتی ایجاد کند که اندام‌ها، ماهیچه‌ها و رگ‌های خونی را در موش‌ها نشان دهد.

به‌کارگیری محلول تارترازین روی پوست موش‌های زنده ممکن است روش کمتر تهاجمی جدیدی را برای نظارت بر حیوانات زنده‌ی مورد استفاده در تحقیقات پزشکی ارائه دهد. روش جدید ممکن است در مدل‌های موش که هدف از بررسی آن‌ها، درک سیستم عصبی و بیماری‌های عصبی است، مفید باشد.

این اولین بار است که دانشمندان از تکنیک تارترازین استفاده می‌کنند. این روش، شکل جدیدی از تکنیک «شفاف‌سازی بصری بافت» است که هنوز روی انسان آزمایش نشده، اما ممکن است روزی راهی برای مشاهده و نظارت بر جراحی‌ها یا بیماری‌ها بدون نیاز به تجهیزات تصویربرداری تخصصی یا جراحی تهاجمی ارائه دهد.

روش جدید ساده بود و دانشمندان از تارترازین، رنگ بی‌خطر مواد غذایی که در خوراکی‌های موجود سوپرمارکت‌ها یافت می‌شود و از چندین اصل اساسی فیزیک برای شفاف‌کردن پوست موش‌ها استفاده کردند. دانشمندان رنگ خوراکی غلیظ را که در جذب نور عالی است، در آب حل کردند و سپس محلول را روی پوست قرار دادند. محلول ضریب شکست مواد بافت را متعادل می‌کند که باعث می‌شود به‌طور موقت پوست شفاف شود.

عکاس: Zihao Ou

بافت بیولوژیکی مملو از مواد مختلف، از پروتئین‌ها گرفته تا چربی‌ها و مایعات است و هر ماده در خم‌کردن یا شکست نور متفاوت عمل می‌کند. این ویژگی ضریب شکست یک ماده نامیده می‌شود.

اگر ذرات نور به مرز بین دو ماده با ضریب شکست متفاوت برخورد کنند، مجبور به تغییر جهت یا پراکندگی می‌شوند. در حالی که نور به راحتی می‌تواند مستقیماً از مواد شفاف عبور کند، مواد مات در مسیر نور قرار می‌گیرند و نور را به جهات مختلف می‌فرستند. هنگامی که به مواد نگاه می‌کنید، آن نور به چشم شما منعکس می‌شود و بنابراین، مغز آن نور پراکنده‌شده را یک جسم مات تفسیر می‌کند.

اما رنگ تارترازین از طریق جذب قدرتمند طول موج‌های آبی نور، ضریب شکست آب را تغییر می‌دهد تا بسیار نزدیک به چربی باشد. در نتیجه، یک فوتون می‌تواند از پوست تقریباً به گونه‌ای عبور کند که گویی بافت همگن است و مسیر کوتاه‌تری را طی می‌کند که احتمال جذب نور را کاهش می‌دهد و در نهایت داخل بدن موش را به گونه‌ای آشکار می‌کند که گویی پوست شفاف است.

پس از آنکه آزمایش‌های اولیه نشان داد که تارترازین می‌تواند برش‌های سینه مرغ را شفاف کند، تیم تحقیقاتی به سمت موش‌های آزمایشگاهی رفت. محققان محلول تارترازین را روی پوست سر جوندگان مالیدند و سپس حیوانات را زیر میکروسکوپ مشاهده کردند.

عکاس: Guosong Hong / Stanford University

استفاده از رنگ روی پوست سر به تیم تحقیقاتی امکان داد تا ساختار رگ‌های خونی کوچک مغز را در سطح جمجمه‌ی موش‌ها با وضوح میکرومتر (۰٫۰۰۱ میلی‌متر) ببینند. محققان با گذاشتن رنگ روی شکم، توانستند اندام‌هایی مانند کبد، مثانه و روده‌های موش را که با هضم غذا منقبض می‌شوند و همچنین حرکات ظریف شکم ناشی از تنفس و ضربان قلب را، به وضوح ببینند. محققان همچنین از این محلول روی پای موش استفاده کردند و توانستند سارکومر، فیبرهای عضلانی زیر پوست، را تشخیص دهند.

تکنیک رنگ تارترازین می‌تواند بافت‌ها را تنها تا عمق سه میلی‌متر شفاف کند، بنابراین در‌حال‌حاضر کاربرد عملی محدودی برای بافت‌های ضخیم‌تر و حیوانات بزرگ‌تر دارد.

اما از آنجایی که تارترازین یک رنگ خوراکی است، استفاده از آن روی موش‌های زنده خطری ندارد و روشی برگشت‌پذیر محسوب می‌شود؛ یعنی وقتی رنگ شسته شود، پوست به سادگی به حالت مات برمی‌گردد. دانشمندان تشخیص دادند که تارترازین در عرض ۲۴ ساعت از بدن عبور می‌کند، التهاب یا تحریک کمی به‌وجود می‌آورد و «حداقل سمیت سیستمیک» را نشان می‌دهد.

تیم تحقیقاتی ۲۱ رنگ مصنوعی مختلف را قبل از انتخاب تارترازین بسیار جاذب، که بیشتر به عنوان زرد شماره‌ی پنج شناخته می‌شود، بررسی کردند. تارترازین ضریب شکست مولکول‌هایی را که با آن‌ها مواجه می‌شود، یکنواخت‌تر می‌کند و نور قرمز و زرد را مانند رنگ بافت زیرین از خود عبور می‌دهد.

محققان غلظت‌های مختلف رنگ را روی «فانتوم‌های پراکنده‌کننده» (نمونه‌های مربعی که توزیع نوری بافت‌های انسانی را تقلید می‌کنند) و برش‌های سینه مرغ خام آزمایش کردند. سپس به آرامی رنگ را روی پوست موش‌های بیهوش ماساژ دادند؛ به‌طوری که مانند یک «کرم صورت» جذب شد. در کمتر از ۱۰ دقیقه، تیم شروع به دیدن ویژگی‌های داخلی در زیر لایه‌های بالایی بافت زیر نور مرئی کرد. اگر تارترازین شسته نمی‌شد، اثر آن حدود ۱۰ تا ۲۰ دقیقه قبل از اینکه پوست به حالت اولیه خود بازگردد، باقی می‌ماند.

هرچند با استفاده از تارترازین در آزمایش‌های انسانی فاصله داریم، ممکن است روزی کاربردهای پزشکی مفیدی داشته باشد. هونگ پیشنهاد می‌کند که روش جدید به‌طور بالقوه ممکن است به تشخیص زودهنگام سرطان پوست کمک و پاک‌کردن خالکوبی با لیزر را ساده‌تر کند. او می‌گوید، همچنین ممکن است سیاهرگ‌ها را برای خون‌گیری یا تزریق مایعات از طریق سوزن، به‌ویژه در بیماران مسن با رگ‌هایی که یافتن آن‌ها دشوار است، قابل‌مشاهده‌تر کند.

هونگ  معتقد است در برخی موارد، استراتژی تارترازین ممکن است گزینه‌ی قانع‌کننده‌تری نسبت به استفاده از فناوری‌های تصویربرداری مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و اولتراسوند باشد. او می‌گوید این روش ممکن است برای آزمایش با موش‌ها و سایر حیوانات واقعا مفید باشد؛ زیرا به شما امکان می‌دهد جزئیات را در سطح میکروسکوپی ببینید. سایر تکنیک‌ها مانند ام‌آر‌آی، سی‌تی‌اسکن و سونوگرافی این سطح از جزئیات را ارائه نمی‌دهند.