用科技手段体验“透视眼”？妈妈再也不用担心扎针找不到血管？

人与水母有什么区别？最直观之处就在于我们的身体是不透明的。

但现在，正有一项开创性研究向人们展示出，其实哺乳动物的皮肤也有变透明的可能。甚至只需要通过将水和一种常见食用色素——柠檬黄（FD&C Yellow #5）的混合物涂在身上，再静等几分钟，便可看到体内纵横交错的血管、怦怦跳动的心脏及持续蠕动的肠道，而冲洗掉染料后，这块如同被开了“天窗”一般的皮肤又可恢复如常。

或许这听上去实在有些疯狂，但这项近乎魔法般的发现就“水灵灵”地发表在近期的《科学》（Science）杂志上。

让皮肤变“透明”

在尝试解释“魔法”之前，我们恐怕必须了解一下，哺乳动物的身体究竟为什么不能像水母一样透明。

本质上讲，身体不透明的根本原因在于皮肤组织是一种散射介质。当外界有光线照到上面时，它的第一反应是阻挡、拦截，将光反射出去，而不是任由其穿行无阻。

即便有部分光线能够侥幸“躲过此劫”，可人体组织的构成成分之复杂——由水、脂肪、蛋白质等多种物质构成，光也很难在这种复杂情况下“占到便宜”——这些成分彼此间各异的折射率会以不同的方式减缓光在其中的传播速度。例如，对可见光来说，水的折射率约为1.33，而脂肪和蛋白质则更高。在人体大多数组织中，这些成分都紧密地交织在一起，使得当可见光在穿过时必会发生散射。而这种效应最终最大的影响就是告诉我们的眼睛，皮肤就是一种不透明的有色生物材料。

但同时，这也给了研究人员以遐想：如果能够精确调控细胞的折射率，使其与周围介质的折射率完美匹配，从而避免光线在两者的边界发生散射，岂不是就可以让皮肤变成透明的？

理论上讲，完全正确。但若想找到一种方法来减少不同成分的折射率差异，何其困难。而令这支来自美国斯坦福大学的研究团队也没有想到的是，最终实现设想的物质竟然就近在眼前。

有多近呢？这么说吧，作为美国食品药品监督管理局（FDA）认证的9种食用颜色添加剂之一，柠檬黄被广泛添加在鸡精、膨化食品、汽水、配制酒等食品饮料中。不止是餐桌，在梳妆台、洗手台上的口红、牙膏、洗发水、洗涤剂等化妆品和日用品当中，也完全不难找到它的身影。

研究的第一作者手持一管柠檬黄溶液

那么，这种无孔不入潜藏在你我身边的色素，到底是如何“逆天改命”的？

首先要引入一个重要的光学概念，即克拉默斯-克勒尼希（Kramers–Kronig）关系。它表明光的颜色不是相互独立的，而是相互关联的：如果一种材料更多地吸收了某种颜色的光，那么这种吸收就会改变另一种颜色的光通过它的方式。而柠檬黄恰好能吸收大部分的可见光，尤其是蓝光和紫外光。

根据克拉默斯-克勒尼希关系，蓝光与紫外光的吸收会改变红光等其他可见光的通过方式。在实验中，体现为使水对红光的折射率从1.33升高到与脂肪和蛋白质相当的1.45左右。这时，红光就不会再像之前一样被散射出去，而会顺利传播，且在水中的传播方式将与在脂肪中一样。如此一来，整个组织看起来就像是一种单一的、均匀的材料，在视觉上变得透明。

通过调节折射率实现光学透明化的原理示意图

目前，相关理论已完成活体实验验证。研究人员将含有柠檬黄的溶液涂抹在小鼠身体的不同部位，当他们把它抹到小鼠头皮上时，便可看到小鼠脑中的血管；当他们把它涂抹在小鼠腹部时，便可看到小鼠的肠道；而当他们把它涂抹在小鼠的四肢上时，他们又看见了四肢上的肌肉纤维。更重要的是，一旦染料完全扩散到皮肤中，皮肤就会变得透明，且整个过程都是无创而可逆的，不仅不涉及任何组织的切除或手术，一旦用水冲洗掉残留的染料，或者等扩散到皮肤中的染料经代谢后通过尿液排出体外，皮肤还可恢复至正常的不透明度，如同魔术师谢幕一般，有始有终。

“让身体变透明”听起来除了猎奇实在有些无用武之地，甚至细品还有一丝奇怪和“变态”的意味，但如果创造一些特殊的生活场景，便不难想象它的光辉前景。例如，手术台、采血处，以及采用昂贵仪器才能一窥病灶的时刻。当透明化皮肤技术加以推广，未来，我们或许在这些地方就能少听到一些哭声。

但毫无疑问的是，未来还远，岁月仍长。研究人员表示，他们尚且无法预测它在人类皮肤上能发挥怎样的作用。因为人类的皮肤比小鼠的厚10倍，对于需要多大的剂量及使用何种递送方法才能穿透人类皮肤，仍是未知的。此外，虽然柠檬黄是一种已获得批准的食用染料，但它仍可能存在一定的健康风险，比如引起过敏反应等。

对此，研究人员也同时表示了自己的努力和决心。他们正在加紧脚步努力改进这项全新技术，使其可以应用于人类组织。下一步研究，他们拟将目光投向了解什么剂量的染料分子在人体组织中最有效，以及实验是否存在其他分子能比柠檬黄更有效地发挥作用等，希望有朝一日能激发出新的、有助于改进现有医学成像研究方法的技术。