ในการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้น นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้พัฒนาเทคนิคในการทำให้ผิวหนังโปร่งใส เปิดโอกาสให้มองเห็นภายในร่างกายมนุษย์ได้อย่างแท้จริง วิธีการปฏิวัตินี้ซึ่งใช้สีผสมอาหารทั่วไป อาจเปลี่ยนแปลงการวินิจฉัยและการรักษาทางการแพทย์ในหลากหลายสาขา
การทดลองหนูที่มองไม่เห็น
ลองจินตนาการถึงหนูตัวหนึ่งที่ผิวหนังกลายเป็นโปร่งใสอย่างกะทันหัน เผยให้เห็นเครือข่ายเส้นเลือดที่ซับซ้อนใต้ผิวหนัง นี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์ แต่เป็นความจริงที่นักวิทยาศาสตร์จากสแตนฟอร์ดทำสำเร็จ โดยการใช้สารละลายที่มีส่วนผสมของทาร์ทราซีน – ที่รู้จักกันดีในชื่อสีผสมอาหาร Yellow 5 – นักวิจัยสามารถทำให้ผิวหนังของหนูโปร่งใสชั่วคราว ทำให้พวกเขาสามารถสังเกตเห็นเส้นเลือดในสมองและแม้แต่การเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในได้
ความลับอยู่ที่ฟิสิกส์ของแสง ผิวหนังของเราดูทึบแสงเพราะส่วนประกอบต่างๆ – ไขมัน โปรตีน และของเหลวในเซลล์ – กระจายแสงในลักษณะที่แตกต่างกัน นักวิจัยพบว่าเมื่อทาร์ทราซีนถูกดูดซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อ มันสามารถทำให้ดัชนีหักเหของแสงที่แตกต่างกันเหล่านี้ตรงกัน ทำให้แสงสามารถผ่านไปได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง
การเดินทางของทีมเริ่มต้นด้วยการทดลองกับเนื้ออกไก่บางๆ เมื่อพวกเขาเพิ่มความเข้มข้นของทาร์ทราซีน เนื้อค่อยๆ กลายเป็นโปร่งใส ด้วยความกล้าจากความสำเร็จนี้ พวกเขาจึงเปลี่ยนไปทดลองกับหนูที่มีชีวิต โดยทาสารละลายลงบนหนังศีรษะและท้องอย่างเบามือ ผลลัพธ์น่าทึ่งมาก – เส้นเลือดในสมองกลายเป็นที่มองเห็นได้ และนักวิจัยสามารถสังเกตเห็นแม้กระทั่งการหดตัวของลำไส้และการเคลื่อนไหวที่เกิดจากการเต้นของหัวใจและการหายใจ
การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ที่เป็นไปได้
เทคนิคที่ก้าวหน้านี้เปิดโลกแห่งความเป็นไปได้ในวงการแพทย์:
- ทำให้เส้นเลือดมองเห็นได้ชัดเจนขึ้นสำหรับการเจาะเลือด
- ปรับปรุงการกำจัดรอยสักด้วยเลเซอร์
- เพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจพบและรักษามะเร็งในระยะเริ่มต้น
- ช่วยให้การรักษาด้วยแสงสามารถเข้าถึงได้ลึกขึ้น
ความสำเร็จของนักวิจัยมีรากฐานมาจากความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในด้านทัศนศาสตร์ โดยอาศัยแนวคิดเช่น ความสัมพันธ์ของ Kramers-Kronig และการสั่นแบบ Lorentz หลักการเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีในวงการฟิสิกส์ แต่ไม่เคยถูกนำมาประยุกต์ใช้กับการแพทย์ในลักษณะนี้มาก่อน ทำให้ทีมสามารถทำนายได้ว่าสีย้อมต่างๆ จะมีปฏิสัมพันธ์กับเนื้อเยื่อทางชีวภาพอย่างไร
ความสำเร็จนี้เป็นผลมาจากความพยายามร่วมกันของนักศึกษา นักวิจัย และที่ปรึกษา 21 คน ทีมได้ใช้ทั้งเทคโนโลยีล้ำสมัยและอุปกรณ์เก่าแก่ รวมถึงเครื่องวัดการเปลี่ยนแปลงของแสงสะท้อน (ellipsometer) ที่มีอายุหลายทศวรรษ ซึ่งพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญในการทำนายคุณสมบัติทางแสงของสีย้อม
มองไปสู่อนาคต
แม้ว่าเทคนิคนี้ยังไม่ได้ทดสอบกับมนุษย์ แต่การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้นั้นมีมากมาย นักวิจัยหวังว่างานของพวกเขาจะจุดประกายให้เกิดสาขาการศึกษาใหม่ ในการจับคู่สีย้อมกับเนื้อเยื่อทางชีวภาพตามคุณสมบัติทางแสง
ขณะที่เรายืนอยู่บนขอบของพรมแดนใหม่ในการถ่ายภาพทางการแพทย์นี้ สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ: อนาคตของการแพทย์อาจโปร่งใสมากกว่าที่เราเคยจินตนาการไว้
รูปภาพ: ภาพประกอบมือมนุษย์ที่อาจดูเหมือนจริงหากเอฟเฟกต์เนื้อเยื่อโปร่งใสแบบใหม่นี้พิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพในมนุษย์ ปัจจุบัน เอฟเฟกต์ดังกล่าวได้รับการทดสอบกับสัตว์ในห้องทดลองเท่านั้น โปรดทราบว่าสีย้อมอาจเป็นอันตรายได้ ควรใช้ด้วยความระมัดระวังเสมอเมื่อต้องใช้สีย้อม และอย่ารับประทานโดยตรง ทาลงบนคนหรือสัตว์ หรือใช้ในทางที่ผิด
เครดิต: Keyi “Onyx” Li/U.S. National Science Foundation