Transparentes Gewebe dank Lebensmittelfarbe Dieser Farbstoff macht Haut zeitweise durchsichtig

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Eine gelbe Tinktur auf die Haut aufgetragen, und kurz darauf wird das Gewebe durchsichtig, sodass Adern sichtbar werden. Diesen Transparenz-Effekt haben Forscher der amerikanischen Universität Stanford entdeckt. Während er bei lebenden Mäusen einen reversiblen Blick in den Körper erlaubt, ist die sichere Anwendung beim Menschen noch zu prüfen.

(dpa) Lebensmittelfarbe wird normalerweise verwendet, um Dinge einzufärben – Forschende nutzten sie nun, um Haut durchsichtig zu machen. Sie gaben eine gelb-orange Farbe auf die Haut von Mäusen und konnten so die Blutgefäße in der Kopfhaut oder die Bewegung von Organen unter der Bauchhaut sehen. Das Verfahren könne voraussichtlich auch bei Menschen angewandt werden und sei für viele medizinische Bereiche vorstellbar, schreibt das Team der amerikanischen Universität Stanford im Fachblatt „Science“.

Der verwendete synthetische Lebensmittelfarbstoff namens Tartrazin absorbiert langwelliges ultraviolettes Licht (UV-A) und blaues Licht. Rotes und orangefarbenes Licht kann durch das Gewebe dringen. Der Transparenzeffekt gelinge bei Haut, Muskeln und Bindegewebe, schreiben die Forschenden. Der Farbstoff könne nach den Versuchen mit Wasser abgewaschen werden, was die Haut wieder undurchsichtig macht. Auch schade der Stoff den Tieren nicht.

Unsichtbare Haut: Beim Menschen etwas komplizierter

Tartrazin (E 102) ist in den USA und in der Europäischen Union zugelassen. Verwendet wird der Farbstoff zum Beispiel in Backwaren, Süßigkeiten, Senf, Käse und in Arzneimitteln. Auch in den Farbpulvern bei indischen Holi-Festen kommt er zum Einsatz.

An Menschen hat das Team den Farbstoff noch nicht getestet. Mit-Autor Guosong Hong, Assistenzprofessor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen in Stanford, erklärt, dass die Anwendung komplexer sei als bei Mäusen. „Die menschliche Haut ist wesentlich dicker.“ Die äußerste Schicht der Oberhaut stelle eine erhebliche Barriere dar, sodass die Moleküle nicht wirksam in die Lederhaut vordringen könnten.

Der Farbstoff müsste beim Menschen also wohl injiziert werden, um den Transparenz-Effekt wie bei den Mäusen zu erzielen – das müsse aber in Bezug auf die Sicherheit zunächst umfassend geprüft und bewertet werden. Der Forscher meint, auf keinen Fall sollte jemand den frei erhältlichen Farbstoff einfach so beim Menschen anwenden. „Wir raten dringend davon ab, dies an der menschlichen Haut zu versuchen, da die giftige Wirkung von Farbstoffmolekülen beim Menschen, insbesondere bei äußerer Anwendung, noch nicht vollständig untersucht wurde.“

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Nicht-invasiver Einblick in den Körper?

Irgendwann aber, vermutet Hong, könne der Farbstoff möglicherweise Anwendung in der Medizin finden. „Diese Technologie könnte zukünftig Venen für die Blutentnahme sichtbarer machen, die Entfernung von Tätowierungen mithilfe von Lasern vereinfachen oder bei der Früherkennung und Behandlung von Krebserkrankungen helfen.“ Auch könne man möglicherweise Krebszellen und Krebsvorstufen unter der Haut lokalisieren, um diese mit Lasern zu entfernen.

Um die Transparenz zu erforschen, beschäftigte sich das Stanford-Team vor allem mit der Streuung und Brechung von Licht beim Übergang von einem Material in ein anderes. Eine starke Lichtstreuung ist der Grund, weswegen die Haut undurchsichtig ist. Zellen, Proteine und andere Substanzen haben unterschiedliche Brechungsindizes , sodass Licht beim Übergang von einem Medium in ein anderes unterschiedlich stark gebrochen, also gestreut wird. Das Ergebnis: Die Oberfläche ist intransparent, also opak.

Wie funktioniert der Transparenz-Effekt der gelben Farbe?

Die Forschenden versuchten, einen Weg zu finden, die unterschiedlichen Brechungsindizes anzugleichen, damit das Licht weniger stark gestreut wird. Ihre Idee: Farbstoffe, die am effektivsten Licht absorbieren, könnten die Brechungsindizes angleichen. Die Forschenden identifizierten Tartrazin, auch bekannt als FD & C Yellow 5, als besonders wirksam.

Als sie Tartrazin in Wasser auflösten und zu Gewebe gaben, welches den Farbstoff aufnahm, wurde die Lichtstreuung im Gewebe verringert, was zur Transparenz führte. Zunächst testeten sie das an einer dünnen Scheibe Hühnerbrust. Mit zunehmender Konzentration des Farbstoffs wurden die Muskelzellen durchsichtiger. Ein Bild, welches sie unter die Glasschale mit dem Gewebe gelegt hatten, wurde sichtbar.

Dann rieben die Forschenden lebendige Mäuse mit der Lösung ein. Die Kopfhaut der Nagetiere wurde so transparent, dass die Blutgefäße darin sichtbar wurden. Auch trugen die Wissenschaftler die Lösung auf den Bauch der Mäuse auf, wo innerhalb von Minuten die Bewegungen des Darms sowie von Herzschlag und Atmung sichtbar wurden. Die Forschenden vermuten, dass eine Injektion des Farbstoffs zu noch tieferen Einblicken in die Organismen führen könnte. Eine derartige Applikation müsse allerdings auf toxikologische Unbedenklichkeit hin untersucht werden.

Ein kurzer Videoclip vom Youtube-Kanal „National Science Foundation News“ veranschaulicht die Wirkung des gelben Farbstoffs:

Originalpublikation: Zihao Ou et al.:Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules, Science Vol 385, Issue 6713, (2024); DOI:10.1126/science.adm6869

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