Саратовские учёые выяснили, что тартразин способен временно делать биологические ткани более прозрачными для света, повышая глубину и качество визуализации. Материал вышел в «ТАСС.Наука».
Заведующий кафедрой оптики и биофотоники Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского член-корреспондент РАН Валерий Тучин в составе международной группы показал, как обычный пищевой краситель может временно делать биологические ткани более прозрачными для света. Международная группа исследователей изучила тартразин – широко используемое вещество, известное как добавка E102, – и доказала, что он способен снижать рассеяние света в тканях, повышая глубину и качество оптической визуализации. Это открывает новые возможности для неинвазивной диагностики, медицинской визуализации и развития методов биофотоники.
В основе работы лежит концепция оптического просветления тканей –направления, которое активно развивается в биомедицинской оптике последние десятилетия. Биологические ткани являются мало прозрачными не только потому, что поглощают свет, а потому что свет в них хаотично рассеивается из-за сложной микроструктуры: клеток, мембран, волокон коллагена и межклеточной жидкости с разными показателями преломления. Из-за этого глубинные структуры становятся недоступными для оптических методов диагностики. Метод оптического просветления решает эту проблему за счёт введения специальных веществ, которые выравнивают оптические свойства среды, уменьшают рассеяние и позволяют свету проникать глубже в ткань.
В данном исследовании в качестве такого агента использовался тартразин –водорастворимый краситель с выраженными оптическими свойствами. Учёные сосредоточились на двух ключевых характеристиках: стабильности вещества в биологической среде и его способности проникать в ткани. Это принципиальные параметры: если вещество нестабильно или не проникает вглубь ткани, его практическое применение в медицине теряет смысл. В экспериментах анализировались изменения оптических свойств образцов ткани до и после обработки растворами тартразина, измерялись коэффициенты рассеяния и поглощения света, изучалась динамика проникновения вещества в тканевые структуры, а также оценивалась обратимость эффекта.
Результаты показали, что тартразин действительно снижает рассеяние света в биологических тканях, делая их более прозрачными для оптического излучения. Свет начинает проникать глубже, что повышает качество визуализации и расширяет диагностические возможности. При этом вещество демонстрирует достаточную химическую и оптическую стабильность в биологической среде и эффективно проникает в ткани, обеспечивая не поверхностный, а объёмный эффект просветления. Важной особенностью стало и то, что эффект носит обратимый характер: после удаления вещества оптические свойства тканей возвращаются к исходным, что критически важно с точки зрения медицинской безопасности.
Реальное прикладное применение заявленной технологий, как отмечают авторы статьи, во флуоресцентной визуализации опухоли на ранней стадии образования или при поиске метастазов. «Раковые клетки селективно подкрашиваются красителем, однако возбудить достаточно яркую флуоресценцию от отдельных клеток трудно, так возбуждающего света доходит недостаточно из-за сильного рассеяния, а испущенные фотоны флуоресценции по этой же причине теряются в ткани, – поясняет заведующий кафедрой оптики и биофотоники СГУ Валерий Тучин. – Очевидно, что просветление может существенно усилить оба потока фотонов».
Эффективность такого подхода доказана в совместных исследованиях учёных Саратовского университета с ФИЦ Биотехнологии РАН, метод запатентовали в России. По их словам, такая технология найдёт применение в фотодинамической терапии, где сначала визуализируют опухоль, а затем её облучают более ярким светом той же длины волны и убивают помеченные раковые клетки.
Научное значение работы выходит далеко за рамки изучения одного конкретного красителя. Речь идёт о развитии целого класса технологий, связанных с оптической диагностикой, медицинской визуализацией, лазерной медициной и неинвазивными методами исследования тканей. Возможность использовать доступные, стабильные и хорошо изученные вещества для управления оптическими свойствами тканей снижает барьеры внедрения таких технологий в клиническую практику. Проще говоря, медицина получает инструмент, который позволяет «видеть глубже» без скальпеля, боли и риска для пациента.
Исследование, выполненное при участии профессора Валерия Тучина, показывает, как фундаментальная биофотоника превращается в прикладную медицину: от физики света и свойств молекул – к новым диагностическим методам. И это как раз тот случай, когда будущее медицины выглядит не как фантастика, а как логичное продолжение науки: больше света, больше точности и меньше слепых зон –в прямом смысле слова.
Исследование проводилось при поддержке гранта РНФ №23-14-00287 в рамках программы «Приоритет-2030». Его подробности опубликованы в Journal of Biophotonics.
Подготовила Альфия Тимошенко