Science Magazine: Unsichtbarkeit, wird diese wissenschaftliche Fantasie Wirklichkeit?

Autor: Li Chuanfu Shi Xiangqi

In der Science-Fiction-Halle ist „Der Unsichtbare“ des britischen Science-Fiction-Meisters Wells zweifellos ein Klassiker. Mithilfe eines geheimnisvollen Serums passt der Protagonist den Brechungsindex seiner Zellen an den der umgebenden Luft an und erzielt so den Effekt der Unsichtbarkeit. Dies ist nicht nur eine faszinierende Geschichte, sondern auch ein mutiger Versuch im Bereich Science-Fiction. Doch wer hätte gedacht, dass diese Fantasie 127 Jahre später in wissenschaftlichen Laboren allmählich Wirklichkeit werden würde.

Kürzlich veröffentlichte Professor Guosong Hong von der Stanford University in der Fachzeitschrift Science eine bahnbrechende Arbeit, in der er erstmals demonstrierte, wie man mithilfe des Pigmentmoleküls Tartrazin bestimmte Gewebe lebender Tiere durchsichtig machen kann.

Screenshot des Papiers: Science

Tartrazin ist ein synthetisches Pigment, das in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet ist. In hohen Dosen ist Tartrazin nachweislich ungiftig und reduziert die Lichtstreuung im roten Spektralbereich, wodurch optische Transparenz erreicht wird. Durch die topische Anwendung von Zitronengelb auf der Kopfhaut, dem Bauch und den Hinterbeinen von Mäusen konnten die Forscher die Gefäßstruktur des Gehirns, die viszeralen Bewegungen und die Myotome der Mäuse deutlich beobachten.

Tartrazin erzielt diesen Effekt, weil es den Brechungsindex des wässrigen Mediums so verändert, dass er dem der Gewebekomponenten mit höherem Brechungsindex entspricht. Durch diese Anpassung des Brechungsindex wird die Lichtstreuung verringert und das Gewebe transparent. Diese Entdeckung stellt die traditionelle Forschung zu optisch transparenten Mitteln auf den Kopf und weist auf das Potenzial von Tartrazin bei der Verbesserung der optischen Transparenz hin.

Der physikalische Mechanismus zur Erzielung optischer Transparenz durch absorbierende Moleküle Quelle: Science

Durch die Konstruktion eines Streumodells und die Verwendung von isoliertem Hühnerbrustgewebe überprüften die Forscher den Mechanismus, durch den Tartrazin die optische Transparenz verbessert. Sie stellten fest, dass Tartrazin nicht nur die Bildauflösung verbesserte, sondern auch hochauflösende mikroskopische Bilder in dickeren Geweben ermöglichte. Indem die Forscher den Bauch der Mäuse transparent machten, konnten sie außerdem die dynamische Bewegung des Darms in Echtzeit überwachen, was für die Untersuchung der Darmfunktion und des enterischen Nervensystems wichtig ist.

Diese Forschung ist nicht nur in der Theorie innovativ, sondern weist auch großes Potenzial in der praktischen Anwendung auf. Die topische Anwendung von Tartrazin weist eine geringe Toxizität auf und der klärende Effekt kann durch Waschen mit Wasser rückgängig gemacht werden, was eine sichere und reversible Methode für die In-vivo-Gewebebildgebung darstellt.

Von Wells' „Der Unsichtbare“ bis zu den heutigen wissenschaftlichen Laboren haben wir den Prozess miterlebt, wie wissenschaftliche Fantasien allmählich zur Realität werden. Diese Forschung ermöglicht uns nicht nur ein tieferes Verständnis der optischen Transparenz, sondern bietet auch neue Möglichkeiten für zukünftige biomedizinische Bildgebungstechnologien. Angesichts des kontinuierlichen technologischen Fortschritts haben wir Grund zu der Annahme, dass unsichtbare Menschen möglicherweise kein unerreichbarer Traum mehr sind.