Ob ein Material für sichtbares Licht durchlässig ist, uns also transparent erscheint, hängt unter anderem von seinem Brechungsindex ab. An der Grenzfläche von Substanzen mit unterschiedlichem Brechungsindex wird das Licht gestreut. Je geringer die Streuung, desto transparenter das jeweilige Material. Beobachten lässt sich dieser Effekt beispielsweise, wenn man einen Anisschnaps wie Ouzo oder Raki mit Wasser mischt. Einzeln sind beide Flüssigkeiten transparent, zusammen werden sie jedoch milchig, da das Licht an der Grenzfläche zwischen dem Wasser und den winzigen im Alkohol gelösten Anisöl-Tröpfchen gestreut wird. Ähnlich ist es mit unserer Haut: Wasser- und Fettmoleküle sind hier gemischt und sorgen für eine starke Streuung des einfallenden Lichts.
Lichtbrechung angepasst
Ein Team um Zihao Ou von der Stanford University in Kalifornien hat nun eine Möglichkeit gefunden, den Brechungsindex der wässrigen Anteile der Haut so weit an den der Fettbestandteile anzugleichen, dass die Haut transparent wird. Dazu nutzte das Team den handelsüblichen Lebensmittelfarbstoff Tartrazin (E102). Der Azofarbstoff wird in der Lebensmittelindustrie zum Beispiel eingesetzt, um Limonade, Pudding oder Schmelzkäse eine gelb-orange Farbe zu verleihen.
Die Farbstoffmoleküle sind stark lichtabsorbierend, vor allem im Bereich des blau-violetten Spektrums. „Wir haben die kontraintuitive Beobachtung gemacht, dass stark absorbierende Moleküle in lebenden Geweben optische Transparenz erreichen können“, berichten die Forschenden. „Der physikalische Hintergrund dieser Beobachtung ist, dass die lichtabsorbierenden Moleküle, wenn sie sich in Wasser auflösen, den Brechungsindex des wässrigen Mediums so verändern, dass er dem von Gewebekomponenten mit hohem Brechungsindex wie Lipiden entspricht.“
Einblicke ins Körperinnere
Um die Auswirkungen des Farbstoffs auf die Lichtdurchlässigkeit von Geweben zu testen, nutzten die Forschenden zunächst eine dünne Scheibe Hähnchenbrust, die sie in eine wässrige Lösung des Farbstoffs einlegten. Und tatsächlich: Mit zunehmender Tartrazinkonzentration stieg der Brechungsindex der wässrigen Bestandteile so weit an, dass die Scheibe transparent wurde. Im nächsten Schritt testete das Team das Verfahren an lebenden Mäusen. Vorsichtig rieben sie Kopf, Bauch oder Hinterbeine der Tiere mit einer wässrigen Tartrazinlösung ein.
