일반 식용 색소로 피부와 근육을 일시적으로 투명하게 만드는 방법 발견

• Stanford University 연구진은 흔한 식용 색소로 살아 있는 동물의 피부·근육·결합조직을 일시적으로 투명하게 만들어 장기와 혈관을 볼 수 있음을 보임
• 노란색 식용 색소 tartrazine은 조직의 굴절률을 바꿔 빛 산란을 줄이고, 특히 붉은빛 파장이 더 깊이 통과하게 함
• 닭가슴살은 tartrazine 용액에 담긴 지 몇 분 만에 붉은빛에 투명해졌고, 생쥐에서는 배 피부 아래 장기와 머리의 뇌 혈관이 관찰됨
• 투명화는 가역적이고 반복 가능하지만, 현재는 색소가 침투하는 깊이가 관찰 가능한 깊이를 제한함
• 사람에게는 아직 시험되지 않아 안전성 입증이 필요하며, 정맥 찾기·소화기 질환 모니터링·종양 발견 같은 의료 활용 가능성이 남아 있음

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식용 색소로 살아 있는 조직을 들여다봄

• Stanford University 연구진은 흔한 식용 색소가 피부, 근육, 결합조직을 일시적으로 투명하게 만들 수 있음을 확인함
• 생쥐 배에 색소를 바르자 복부 피부를 통해 간, 장, 방광이 보임
• 면도한 생쥐 머리에 색소를 바른 실험에서는 뇌의 혈관을 관찰할 수 있었음
• 처리된 피부는 색소를 씻어내면 원래 색으로 돌아옴

작동 원리: 굴절률을 맞춰 빛 산란을 줄임

• 생물학적 조직에 빛이 들어가면 지방막, 세포핵 같은 내부 구조의 굴절률 차이 때문에 빛이 많이 산란됨
• 빛은 서로 다른 굴절률 사이를 지나갈 때 휘어지고, 이 산란 때문에 조직이 불투명하게 보임
• 특정 염료는 피부와 다른 조직을 통과하는 특정 파장의 빛을 더 쉽게 지나가게 할 수 있음
• 강하게 흡수되는 염료가 조직의 굴절률을 바꾸면 서로 다른 조직 사이의 굴절률 차이가 줄고 산란이 억제됨
• 이 접근은 HG Wells의 1897년 소설 The Invisible Man에서 물체의 굴절률을 주변 공기와 맞추는 설정과 닮아 있음

tartrazine 실험 결과

• 연구진의 실험은 Science에 실림
• 신선한 닭가슴살은 노란색 식용 색소 tartrazine 용액에 담긴 지 몇 분 만에 붉은빛에 투명해짐
  • tartrazine은 미국 Doritos, SunnyD 음료 등 제품에 쓰이는 노란색 식용 색소임
  • 염료가 조직 내부의 빛 산란을 줄여 빛이 더 깊게 침투함
• 생쥐 아랫배에 tartrazine을 바르자 복부 피부가 투명해지고 장과 장기가 보임
• 면도한 생쥐 머리에 색소를 바른 뒤 laser speckle contrast imaging으로 뇌 혈관을 관찰함
• Dr Guosong Hong은 일반적으로 염료가 물체를 덜 투명하게 만들 것으로 예상되지만, 불투명한 근육이나 피부에 tartrazine을 녹이면 tartrazine이 많을수록 붉은빛 영역에서 더 선명해졌다고 밝힘

한계와 안전성

• 연구진은 이 과정을 가역적이고 반복 가능한 방식으로 평가함
• 피부는 색소를 씻어내면 자연 색으로 돌아감
• 현재 투명화 깊이는 색소가 침투하는 깊이에 제한됨
• Hong은 마이크로니들 패치나 주사가 색소를 더 깊이 전달하는 방법이 될 수 있다고 봄
• 이 절차는 아직 사람에게 시험되지 않았으며, 특히 피부 아래로 색소를 주입할 경우 사용 안전성을 입증해야 함

가능한 의료 활용

• 사람에게 적용된다면 여러 의료 상황에서 활용될 수 있음
  • 부상 위치 확인
  • 채혈을 위한 정맥 찾기
  • 소화기 질환 모니터링
  • 종양 발견
• Hong은 침습적 생검 대신 조직을 직접 들여다보는 방식으로 깊은 종양을 진단할 가능성을 제시함
• 정맥을 더 쉽게 찾으면 채혈 과정의 통증을 줄이는 데 도움이 될 수 있음

연구 도구로서의 확장 가능성

• 많은 과학자는 zebrafish처럼 자연적으로 투명한 동물을 이용해 장기와 암 같은 질병 특성이 살아 있는 생물에서 어떻게 발달하는지 연구함
• 투명화 염료를 쓰면 같은 방식으로 연구할 수 있는 동물 범위가 더 넓어질 수 있음
• Imperial College London의 Christopher Rowlands와 Jon Gorecki는 동반 글에서 이 절차가 매우 폭넓은 관심을 받을 것이라고 평가함
• 현대 영상 기술과 결합하면 전체 생쥐 뇌를 촬영하거나 센티미터 두께 조직 아래의 종양을 찾는 데 쓰일 수 있음

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 어릴 때 Paul Jennings가 쓴 것 같은 짧은 이야기를 읽었는데, 이상한 벌레에 물린 소년의 피부가 투명해져서 동굴에서 살아야 했음
  몇 년 뒤 다시 물리자 피부가 원래대로 돌아왔고 사회로 돌아갔지만, 그 사이 모두가 투명해져 있어서 다시 외톨이가 됨

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

• “인간에게는 시험하지 않았다”고 하지만, 인간에게 안 통할 게 전문가에게 너무 명백한 이유가 있는 게 아니라면 연구실에서 누군가 몰래 자기 몸에 해보지 않았다고는 설득되기 어려움

  • 이 Guardian 기사를 HN에 올라오기 전에 올리려다가, 쥐 실험이라는 걸 보고 관뒀음
    비슷한 논문이나 기사를 올릴 때마다 바로 “쥐에서만 된 것”이라는 댓글이 달렸기 때문인데, 이번 건 그 단계는 이미 지나간 느낌임
  • 기사에서 과장한 부분이 있음. 모든 빛이 아니라 특정 붉은 파장에서만 피부를 투명하게 만드는 것임
    또 기사처럼 쉽게 제거되지 않을 만큼 높은 농도가 필요할 것 같고, 고용량에서는 독성이 있을까 걱정됨

• 이렇게 흔한 염료가 본래 용도인 염색에 쓰이면서도 이런 특성이 아직 설명되지 않았다는 게 놀라움
  화학·생물학 분야 전문가라면 바로 알 만한 명백한 한계가 있는 걸까, 아니면 정말 우연이 지금까지 이 방식의 시도를 막고 있었던 걸까

  • 실제로는 꽤 높은 농도가 필요해서 평소에는 잘 일어나지 않았을 수도 있음
    아래에서 말한 쥐 피부가 더 얇다는 점도 말이 되지만, 귀나 손목처럼 피부가 꽤 얇은 부위도 있음
    논문 저자들이 윤리심의 승인을 받기 전에 용감한 YouTuber가 먼저 시험해볼 것 같은 느낌이라, 한두 달 뒤 검색해봐야겠음
  • 이렇게 흔한 물질이라면 누군가 몸에 흘리고 이 효과를 알아챘어야 할 것 같아서 이상함

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

  • 물과 지질 사이의 굴절률 차이를 줄여 살아 있는 생체 조직이 광학적으로 투명해지게 한다는 내용임
    가장 놀라운 부분은 이게 고전 광학 모델로 예측됐다는 점임 [1]
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_oscillator_model

• Fanta를 마실 때마다 내 장이 투명해지고, 그걸 볼 수 있는 건 그 안에 사는 미생물뿐이라고 상상하면 재미있음
  미생물들도 자기들 방식으로 “깜짝 놀랄” 것 같음

  • 어떤 물질이든 특정 파장에서는 투명함

• 기사에 따르면 그 염료는 타르트라진으로, FD&C Yellow 5 또는 E102임

  • Yellow #5가 피부에 묻는다고 투명해지지는 않음
    출처: Doritos

• 인간에게는 시험된 적 없음
  열대 아메리카의 일부 개구리(Centrolenidae)는 자연적으로 투명해지도록 진화했고, Siluriformes와 Perciformes를 포함한 몇몇 어류도 비슷한 능력이 있어 하등 척추동물에서는 여러 번 진화한 셈임
  하지만 이들은 인간과 대사가 다르고, 쥐 피부는 인간 피부보다 훨씬 얇음. 이 효과는 아주 작은 동물에서만 작동하고 어느 두께 이상에서는 광학적 한계에 걸릴 것 같음. 손가락에는 가능할지 몰라도 심장에는 어려워 보이며, 지금 기대치는 10점 만점에 4점임

  • 그래도 지난 1년 동안 수십억 명이 이 물질을 먹었고, 노란 알약을 만들기 위해 의약품 형태로 섭취한 경우도 있음
    고용량에서는 더 나쁠 수 있지만 꽤 안전할 가능성이 있고 추가 시험을 해볼 만함

• 설치류 두피에 바르면 뇌의 혈관을 볼 수 있었다는데, 쥐에게는 언제부터 두개골이 없었던 건가

  • 쥐 두개골은 매우 얇아서 가끔은 그 너머로 직접 영상화할 수 있음
  • 같은 생각이었지만, 기사 뒤쪽에서는 그게 레이저 스페클 영상화와 염료를 함께 사용한 결과라고 나옴
  • 기사에는 뇌 실험에 레이저 스페클 영상화를 썼다고 되어 있음

• Doritos에 들어 있다면 Call of Duty 플레이어들이 왜 항상 투명하지 않은 거지

  • 피부는 투명하지만 Cheeto 가루는 투명하지 않음
  • 어쩌면 위장은 그동안 계속 투명했는데 아무도 몰랐던 것일 수도 있음