问题

拿手电筒照手会有光透过,那如果假设在皮肤下植入荧光素,荧光素还能吸收光线并在黑暗中发出冷光么?

回答
这真是一个充满想象力的问题!把荧光素植入皮肤下,然后在黑暗中发出冷光,听起来就像科幻电影里的情节,但我们来仔细分析一下可行性。

首先,要明白荧光素是如何发光的。荧光素,或者更广义地说,很多荧光物质,它们需要吸收特定波长的光(通常是紫外光或可见光)的能量,然后将这些能量以较低能量的光的形式释放出来。这个过程就像是物质“储存”了光能,然后慢慢地“吐”出来。我们平时看到的荧光棒,或者某些衣服在紫外线灯下会发光,就是这个原理。

现在,我们来考虑把荧光素植入皮肤下。

1. 荧光素的选择:

安全性是第一位的。 植入体内的物质必须是生物相容性极佳的,不会引起免疫排斥反应,不会有毒性。市面上有一些荧光染料用于生物医学研究,但它们很多是用于体外实验或者特定的局部应用,直接植入体内需要极其严格的安全性评估。
发光效率。 我们希望它能发出足够亮的光,而不是微弱到几乎看不见。不同荧光素的发光效率差异很大。
激发波长。 我们用手电筒照,手电筒的光通常是可见光。如果荧光素需要紫外光才能激发,那么我们用普通手电筒照是没用的。当然,如果能找到在可见光下就能有效激发并发出冷光的荧光素,那就更方便了。
发光颜色和持续时间。 你希望它发出什么颜色的光?是瞬间的闪光还是持续的发光?这取决于荧光素本身的性质。

2. 光线如何穿透皮肤?

这是关键的挑战。皮肤并不是完全透明的。它是一个复杂的屏障,由角质层、表皮、真皮和皮下组织组成。

可见光穿透力有限。 我们用手电筒照手,确实能看到一些光透过,但大部分光会被散射和吸收。尤其是红外线部分,穿透力相对较强,但我们用普通手电筒看到的光是混合的。
紫外光穿透力更弱。 如果我们用紫外线灯来激发荧光素,皮肤对紫外线的吸收和散射会更加严重,尤其是表皮中的黑色素会吸收大量紫外线。这意味着,我们需要更强的光源,或者更靠近皮肤表面的荧光素才能被有效激发。
光线的散射。 即使光线能够穿透皮肤,在皮肤内部也会发生大量的散射。这会使得光线无法直接照射到植入的荧光素,或者激发后发出的光也很难再穿透皮肤被我们看到。

3. 发光后的光线如何从皮肤中出来?

这同样是一个挑战。即使荧光素被成功激发并发出冷光,这些光也需要穿过皮肤层才能被外界看到。

散射和吸收再次发生。 和外界光线穿透皮肤一样,荧光素发出的光在皮肤内部也会被散射和吸收。特别是如果你植入的荧光素比较深,光线需要穿透更多层组织才能出来,损耗会更大。
光的强度。 要想在黑暗中看到冷光,光线强度需要达到一定的阈值。如果植入的荧光素剂量不够大,或者发光效率不高,或者穿透皮肤的光线太弱,我们可能就看不到任何效果。

那么,能不能实现呢?

理论上,如果能找到合适的、生物相容性极佳的荧光材料,并且它能在我们常用的光源(如手电筒的可见光)激发下,发出足够亮、足够持久的冷光,并且我们能将它植入到皮肤相对浅层的位置,那么或许有可能在非常黑暗的环境下,看到一些微弱的光芒。

更进一步的设想(科幻一点):

基因工程。 也许不是直接植入化学物质,而是通过基因工程改造皮肤细胞,让它们能表达出荧光蛋白(比如来自水母的GFP)。这样,细胞本身就可以发光,也不需要外部光源激发,只需要细胞的代谢提供能量。这听起来更可行,而且已经有一些生物医学研究在尝试利用荧光蛋白标记细胞,以便在显微镜下观察。
微胶囊技术。 将荧光素包裹在生物可降解的微胶囊中,然后植入。这样可以保护荧光素,控制释放,并可能减少免疫反应。
纳米技术。 利用纳米粒子作为载体,将荧光素精确地递送到皮肤的特定层,并优化其发光效率和生物相容性。

总结一下,用我们日常的手电筒照,然后让植入的荧光素在皮肤下发光,面临的最大挑战是:

1. 光线穿透皮肤的效率问题: 手电筒的光线能否足够有效地穿透皮肤到达荧光素,并将其激发。
2. 皮肤对光线的吸收和散射: 即使荧光素发光了,这些光能否有效穿透皮肤被我们看到。
3. 生物相容性和安全性: 找到真正安全、高效的荧光材料并成功植入。

目前来看,用普通手电筒照手就能让皮肤下植入的荧光素发出肉眼可见的冷光,在技术上还有相当大的难度,可能需要更先进的材料科学和生物工程技术才能实现。但这个想法非常有意思,它激发了人们对生物发光和人体改造的无限想象!

网友意见

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在皮肤下植入荧光素或其它生物荧光物质,可以吸收透射进身体里的光线并在黑暗中发出冷光。 如果你想要从体外看到这样发出的光,最好选择发光能力强的物质,并植入得浅一点。

这问题一点都不脑残,很多头足类和水母就是这样使用荧光物质的。

夏威夷短尾乌贼腹部有两个腔室,容纳共生的费氏弧菌,这些细菌可以在乌贼体内发出荧光。

水母身体的透明度比你要好很多,荧光物质在身体的任何部位都可以发光。

基因编辑可以让包括人在内的各种动物的细胞合成荧光蛋白。

2000 年,法国科学家让转基因兔子发出荧光。

2008 年,中国台湾科学家让转基因猪发出荧光。

2009 年,日本科学家让转基因狨猴发出荧光,南朝鲜科学家让转基因狗发出荧光。

2011 年,美国与日本科学家让转基因猫发出荧光。

2012 年,乌拉圭科学家让转基因绵羊发出荧光。

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