सामान्य खाद्य रंग से त्वचा और मांसपेशियों को अस्थायी रूप से पारदर्शी बनाने का तरीका खोजा गया

• Stanford University के शोधकर्ताओं ने दिखाया कि आम खाद्य रंग से जीवित जानवरों की त्वचा, मांसपेशियों और connective tissue को अस्थायी रूप से पारदर्शी बनाकर अंगों और रक्त वाहिकाओं को देखा जा सकता है
• पीला खाद्य रंग tartrazine tissue के refractive index को बदलकर प्रकाश के scattering को कम करता है, और खासकर लाल रोशनी की wavelengths को अधिक गहराई तक गुजरने देता है
• चिकन ब्रेस्ट tartrazine solution में डाले जाने के कुछ ही मिनटों में लाल रोशनी के लिए पारदर्शी हो गया, और चूहों में पेट की त्वचा के नीचे के अंगों तथा सिर में मस्तिष्क की रक्त वाहिकाओं को देखा गया
• पारदर्शी होना reversible और repeatable है, लेकिन फिलहाल dye जितनी गहराई तक प्रवेश करता है वही देखी जा सकने वाली गहराई को सीमित करता है
• मनुष्यों पर अभी परीक्षण नहीं हुआ है, इसलिए सुरक्षा साबित करनी होगी; नस ढूंढना, पाचन तंत्र की बीमारियों की monitoring और tumor detection जैसे medical उपयोगों की संभावना बनी हुई है

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खाद्य रंग से जीवित tissue के अंदर देखना

• Stanford University के शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि आम खाद्य रंग त्वचा, मांसपेशियों और connective tissue को अस्थायी रूप से पारदर्शी बना सकता है
• चूहे के पेट पर dye लगाने पर पेट की त्वचा के आर-पार liver, intestine और bladder दिखाई दिए
• shaved किए गए चूहे के सिर पर dye लगाने वाले प्रयोग में मस्तिष्क की blood vessels देखी जा सकीं
• उपचारित त्वचा से dye धो देने पर वह अपने मूल रंग में लौट आती है

काम करने का सिद्धांत: refractive index मिलाकर light scattering कम करना

• जब प्रकाश biological tissue में प्रवेश करता है, तो fat membranes और cell nuclei जैसी अंदरूनी संरचनाओं के refractive index में अंतर के कारण बहुत अधिक scattering होती है
• प्रकाश अलग-अलग refractive index के बीच से गुजरते समय मुड़ता है, और इसी scattering की वजह से tissue अपारदर्शी दिखता है
• कुछ खास dyes त्वचा और अन्य tissues से होकर कुछ विशिष्ट wavelengths की रोशनी को अधिक आसानी से गुजरने दे सकते हैं
• जब strongly absorbed dye tissue का refractive index बदलता है, तो अलग-अलग tissues के बीच refractive index का अंतर घटता है और scattering दब जाती है
• यह तरीका HG Wells के 1897 के उपन्यास The Invisible Man में वस्तु के refractive index को आसपास की हवा से मिलाने वाली कल्पना जैसा है

tartrazine प्रयोगों के परिणाम

• शोधकर्ताओं का प्रयोग Science में प्रकाशित हुआ
• ताजा चिकन ब्रेस्ट पीले खाद्य रंग tartrazine के solution में डाले जाने के कुछ ही मिनटों में लाल रोशनी के लिए पारदर्शी हो गया
  • tartrazine एक पीला खाद्य रंग है जिसका उपयोग अमेरिका में Doritos, SunnyD पेय आदि उत्पादों में होता है
  • dye tissue के अंदर light scattering को कम करता है, जिससे प्रकाश अधिक गहराई तक प्रवेश करता है
• चूहे के निचले पेट पर tartrazine लगाने पर पेट की त्वचा पारदर्शी हुई और intestine व अंग दिखाई दिए
• shaved किए गए चूहे के सिर पर dye लगाने के बाद laser speckle contrast imaging से मस्तिष्क की blood vessels देखी गईं
• Dr Guosong Hong ने बताया कि आम तौर पर dye से किसी वस्तु के कम पारदर्शी होने की उम्मीद होती है, लेकिन opaque muscle या skin में tartrazine घोलने पर tartrazine जितना अधिक था, लाल रोशनी के क्षेत्र में वह उतना ही साफ दिखा

सीमाएं और सुरक्षा

• शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया को reversible और repeatable तरीके के रूप में आंका
• dye धो देने पर त्वचा प्राकृतिक रंग में लौट आती है
• अभी पारदर्शी होने की गहराई dye के प्रवेश की गहराई से सीमित है
• Hong के अनुसार microneedle patch या injection dye को अधिक गहराई तक पहुंचाने का तरीका हो सकते हैं
• यह प्रक्रिया अभी मनुष्यों पर परीक्षण नहीं की गई है, और खासकर त्वचा के नीचे dye inject करने की स्थिति में उपयोग की सुरक्षा साबित करनी होगी

संभावित medical उपयोग

• यदि इसे मनुष्यों पर लागू किया जा सके, तो कई medical स्थितियों में इसका उपयोग हो सकता है
  • चोट की जगह की पहचान
  • blood draw के लिए vein ढूंढना
  • digestive diseases की monitoring
  • tumor detection
• Hong ने invasive biopsy की बजाय tissue के अंदर सीधे देखकर गहरे tumors का diagnosis करने की संभावना बताई
• veins को अधिक आसानी से ढूंढ पाना blood draw प्रक्रिया के दर्द को कम करने में मदद कर सकता है

research tool के रूप में विस्तार की संभावना

• कई वैज्ञानिक zebrafish जैसे प्राकृतिक रूप से पारदर्शी जानवरों का उपयोग करके अध्ययन करते हैं कि अंग और cancer जैसी बीमारी की विशेषताएं जीवित organisms में कैसे विकसित होती हैं
• transparent बनाने वाले dye का उपयोग करने से इसी तरह शोध किए जा सकने वाले जानवरों की range और व्यापक हो सकती है
• Imperial College London के Christopher Rowlands और Jon Gorecki ने संबंधित लेख में आकलन किया कि यह प्रक्रिया बहुत व्यापक रुचि आकर्षित करेगी
• आधुनिक imaging techniques के साथ मिलाकर इसे पूरे mouse brain को image करने या सेंटीमीटर-मोटी tissue layer के नीचे tumors खोजने में इस्तेमाल किया जा सकता है

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Hacker News टिप्पणियाँ

• बचपन में मैंने शायद Paul Jennings की लिखी एक छोटी कहानी पढ़ी थी, जिसमें एक अजीब कीड़े के काटने से एक लड़के की त्वचा पारदर्शी हो जाती है और उसे गुफा में रहना पड़ता है
  कुछ साल बाद फिर से काटे जाने पर उसकी त्वचा वापस सामान्य हो जाती है और वह समाज में लौटता है, लेकिन इस बीच बाकी सब लोग पारदर्शी हो चुके होते हैं, इसलिए वह फिर से अकेला पड़ जाता है

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Undone_(short_story_collection...
    https://littlelibraryofrescuedbooks.blogspot.com/2012/01/und...
    https://www.austlit.edu.au/austlit/page/C823155

• वे कहते हैं, “इंसानों पर परीक्षण नहीं किया गया”, लेकिन अगर विशेषज्ञों के लिए कोई बहुत स्पष्ट वजह नहीं है कि यह इंसानों पर काम क्यों नहीं करेगा, तो यह मानना मुश्किल है कि लैब में किसी ने चुपके से अपने शरीर पर इसे आज़माया नहीं होगा

  • यह Guardian लेख HN पर आने से पहले पोस्ट करने वाला था, लेकिन जब देखा कि यह चूहों पर प्रयोग है तो छोड़ दिया
    क्योंकि जब भी ऐसे मिलते-जुलते पेपर या लेख पोस्ट करता था, तुरंत “यह तो सिर्फ चूहों में हुआ है” जैसी टिप्पणी आ जाती थी; मगर यह वाला मामला लगता है उस चरण से आगे निकल चुका है
  • लेख में कुछ बढ़ा-चढ़ाकर कहा गया है। यह त्वचा को सभी रोशनी के लिए नहीं, बल्कि एक खास लाल wavelength पर ही पारदर्शी बनाता है
    साथ ही, लगता है कि लेख में बताए जितनी आसानी से हट न सके, इतनी ऊँची concentration चाहिए होगी, और high dose पर toxicity को लेकर चिंता है

• हैरानी की बात है कि इतना आम dye अपने मूल काम, यानी रंगाई में इस्तेमाल होते हुए भी इसकी यह विशेषता अब तक समझाई नहीं गई थी
  क्या chemistry और biology के विशेषज्ञों को तुरंत दिख जाने वाली कोई स्पष्ट सीमा है, या सच में अब तक महज़ संयोग ने इस तरीके की कोशिश को रोके रखा था?

  • असल में शायद काफी ज्यादा concentration चाहिए, इसलिए सामान्य इस्तेमाल में यह होता न रहा हो
    नीचे कही गई बात कि चूहे की त्वचा ज्यादा पतली होती है, वह भी ठीक लगती है, लेकिन कान या कलाई जैसे हिस्सों में त्वचा काफी पतली भी होती है
    लगता है पेपर के लेखकों को ethics approval मिलने से पहले कोई बहादुर YouTuber इसे पहले ही आज़मा लेगा, इसलिए एक-दो महीने बाद खोजकर देखना पड़ेगा
  • अगर यह इतना आम पदार्थ है, तो अजीब है कि किसी ने इसे शरीर पर गिराकर यह effect नोटिस नहीं किया होगा

• पेपर: “Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules”, https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm6869

  • इसमें पानी और lipids के बीच refractive index के अंतर को कम करके जीवित जैविक tissue को optically transparent बनाने की बात है
    सबसे हैरान करने वाली बात यह है कि इसकी भविष्यवाणी classical optics model से की गई थी [1]
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_oscillator_model

• हर बार Fanta पीते हुए यह कल्पना करना मजेदार है कि मेरी आंतें पारदर्शी हो रही हैं, और उसे देख पाने वाले सिर्फ उनमें रहने वाले microbes हैं
  microbes भी अपने तरीके से “चौंक” जाते होंगे

  • कोई भी पदार्थ किसी खास wavelength पर transparent होता है

• लेख के मुताबिक वह dye Tartrazine है, यानी FD&C Yellow 5 या E102

  • Yellow #5 त्वचा पर लग जाए तो वह transparent नहीं हो जाती
    स्रोत: Doritos

• इंसानों पर कभी परीक्षण नहीं हुआ
  tropical America के कुछ मेंढक (Centrolenidae) स्वाभाविक रूप से transparent होने के लिए विकसित हुए हैं, और Siluriformes व Perciformes समेत कुछ मछलियों में भी ऐसी ही क्षमता है, यानी lower vertebrates में यह कई बार evolve हुई है
  लेकिन उनका metabolism इंसानों से अलग है, और चूहे की त्वचा इंसानी त्वचा से कहीं ज्यादा पतली होती है। लगता है यह effect बहुत छोटे जानवरों में ही काम करेगा और किसी मोटाई के बाद optical limit से टकराएगा। उंगली पर शायद संभव हो, लेकिन दिल पर मुश्किल लगता है, और फिलहाल मेरी उम्मीद 10 में से 4 है

  • फिर भी पिछले 1 साल में अरबों लोगों ने यह पदार्थ खाया है, और पीली गोलियाँ बनाने के लिए इसे pharmaceutical form में भी लिया गया है
    high dose पर यह ज्यादा खराब हो सकता है, लेकिन काफी सुरक्षित होने की संभावना है और आगे testing करने लायक है

• कहा गया कि rodents के scalp पर लगाने से दिमाग की blood vessels देखी जा सकीं, तो चूहों में खोपड़ी कब से नहीं रही?

  • चूहे की खोपड़ी बहुत पतली होती है, इसलिए कभी-कभी उसके पार सीधे imaging की जा सकती है
  • मुझे भी यही लगा था, लेकिन लेख के बाद वाले हिस्से में लिखा है कि वह laser speckle imaging और dye को साथ इस्तेमाल करने का नतीजा था
  • लेख में कहा गया है कि brain experiment में laser speckle imaging इस्तेमाल की गई थी

• अगर यह Doritos में होता है, तो Call of Duty players हमेशा transparent क्यों नहीं रहते?

  • त्वचा transparent होती है, लेकिन Cheeto dust transparent नहीं होता
  • शायद पेट तो अब तक लगातार transparent था, बस किसी को पता नहीं चला