Una nueva técnica revolucionaria utiliza colorante alimentario para crear una “ventana” hacia el cuerpo haciendo que la piel sea transparente.
Los investigadores hicieron que la piel de los cráneos y abdómenes de ratones vivos fuera transparente aplicando una mezcla de agua y un colorante alimentario amarillo común llamado tartrazina, que se encuentra habitualmente en copos de maíz, dulces, bebidas energéticas, caldo de pollo y patatas fritas.
La innovadora técnica, descrita en la revista Science, ofrece a los médicos una nueva forma de ver los órganos dentro del cuerpo al hacer que los tejidos suprayacentes sean transparentes a la luz visible.
Aún no se ha probado en humanos ya que los colorantes alimentarios pueden ser nocivos.
Pero el proceso fue reversible en pruebas con animales, y los científicos dicen que en última instancia podría aplicarse a varios usos médicos, desde localizar lesiones hasta monitorear trastornos digestivos e identificar cánceres.
El Dr. Guosong Hong, de la Universidad de Stanford en Estados Unidos, quien ayudó a dirigir el trabajo, dijo: ‘De cara al futuro, esta tecnología podría hacer que las venas sean más visibles para la extracción de sangre, hacer que la eliminación de tatuajes con láser sea más sencilla o ayudar en la detección temprana y el tratamiento del cáncer.
La tartrazina se encuentra comúnmente en las bebidas energéticas (Imagen de archivo)
También se encuentra en los copos de maíz (Imagen de archivo)
El Dr. Guosong Hong (en la foto) dijo: «En el futuro, esta tecnología podría hacer que las venas sean más visibles para la extracción de sangre, hacer que la eliminación de tatuajes con láser sea más sencilla o ayudar en la detección temprana y el tratamiento del cáncer».
«Por ejemplo, ciertas terapias utilizan láseres para eliminar células cancerosas y precancerosas, pero se limitan a zonas cercanas a la superficie de la piel. Esta técnica podría mejorar la penetración de la luz».
Para dominar la nueva técnica, los investigadores desarrollaron una forma de predecir cómo la luz interactúa con los tejidos biológicos teñidos.
Las predicciones requirieron una comprensión profunda de la dispersión de la luz, así como del proceso de refracción, donde la luz cambia de velocidad y se dobla a medida que viaja de un material a otro.
El equipo de investigación explicó que la dispersión es la razón por la que no podemos ver a través de nuestro cuerpo. Las grasas, los fluidos dentro de las células, las proteínas y otros materiales tienen cada uno un índice de refracción diferente, una propiedad que determina en qué medida se desviará una onda de luz entrante.
En la mayoría de los tejidos, esos materiales están muy compactados entre sí, por lo que los distintos índices de refracción hacen que la luz se disperse a medida que pasa a través de ellos.
Es el efecto de dispersión que nuestros ojos interpretan como materiales biológicos opacos y coloreados.
Los investigadores se dieron cuenta de que si querían hacer transparente el material biológico, tenían que encontrar una forma de hacer coincidir los diferentes índices de refracción para que la luz pudiera viajar sin obstáculos.
El químico se encuentra a menudo en bebidas gaseosas.
Basándose en conocimientos fundamentales del campo de la óptica, los investigadores se dieron cuenta de que los colorantes que son más eficaces para absorber la luz también pueden ser «muy eficaces» para dirigir la luz de manera uniforme a través de una amplia gama de índices de refracción.
Un colorante que los investigadores predijeron que sería particularmente efectivo fue la tartrazina, el colorante alimentario más comúnmente conocido como FD&C Amarillo 5.
Cuando se disolvieron en agua y fueron absorbidas por los tejidos, las moléculas de tartrazina resultaron estar perfectamente estructuradas para coincidir con los índices de refracción y evitar que la luz se dispersara, lo que genera transparencia.
El equipo de investigación probó primero la técnica en rodajas finas de pechuga de pollo.
A medida que aumentaron las concentraciones de tartrazina, el índice de refracción del líquido dentro de las células musculares aumentó hasta coincidir con el índice de refracción de las proteínas musculares: el corte se volvió transparente.
Luego, los investigadores frotaron suavemente una solución temporal de tartrazina en los ratones.
Primero, aplicaron la solución en el cuero cabelludo, volviendo la piel transparente y revelando los vasos sanguíneos que cruzan el cerebro.
Luego aplicaron la solución en el abdomen, que desapareció en cuestión de minutos para mostrar contracciones del intestino y movimientos provocados por los latidos del corazón y la respiración.
Cuando se eliminó el tinte, los tejidos volvieron rápidamente a la normalidad.
Un colorante que los investigadores predijeron que sería particularmente efectivo fue la tartrazina, el colorante alimentario más comúnmente conocido como FD&C Amarillo 5 (Imagen de archivo)
Imagen de archivo de un niño pequeño bebiendo un refresco de naranja en un bar de playa a la luz de la tarde.
La tartrazina no pareció tener efectos a largo plazo y cualquier exceso se excretó en los desechos en 48 horas.
Los investigadores sospechan que inyectar el tinte debería conducir a visiones aún más profundas dentro de los organismos, con implicaciones tanto para la biología como para la medicina.
El autor principal del estudio, el Dr. Zihao Ou, profesor adjunto de física en la Universidad de Texas en Dallas, dijo: ‘Combinamos el tinte amarillo, que es una molécula que absorbe la mayor parte de la luz, especialmente la luz azul y ultravioleta, con la piel, que es un medio de dispersión.
‘Individualmente, estas dos cosas impiden que la mayor parte de la luz pase a través de ellas.
«Pero cuando los juntamos, pudimos lograr la transparencia de la piel del ratón».
El Dr. Ou, que realizó el estudio mientras era investigador postdoctoral en la Universidad de Stanford, agregó: ‘Para aquellos que entienden la física fundamental detrás de esto, tiene sentido; pero si no estás familiarizado con ello, parece un truco de magia.
‘La transparencia tarda unos minutos en aparecer.
‘Es similar al funcionamiento de una crema o mascarilla facial: el tiempo necesario depende de la rapidez con la que las moléculas se difunden en la piel.
‘Es importante que el tinte sea biocompatible: es decir, que sea seguro para los organismos vivos.
‘Además, es muy barato y eficiente; no necesitamos mucha cantidad para funcionar.’
Los investigadores aún no han probado el proceso en humanos, cuya piel es aproximadamente diez veces más gruesa que la de un ratón.
El Dr. Ou dice que aún no está claro qué dosis de tinte o método de administración sería necesario para penetrar todo el espesor.
Dijo: ‘En medicina humana, actualmente contamos con ultrasonido para observar más profundamente dentro del cuerpo vivo.
‘Muchas plataformas de diagnóstico médico son muy caras e inaccesibles para un público amplio, pero las plataformas basadas en nuestra tecnología no deberían serlo..
‘Nuestro grupo de investigación está formado principalmente por académicos, por lo que una de las primeras cosas en las que pensamos cuando vimos los resultados de nuestros experimentos fue cómo esto podría mejorar la investigación biomédica.
‘Los equipos ópticos, como el microscopio, no se utilizan directamente para estudiar seres humanos o animales vivos porque la luz no puede atravesar el tejido vivo.
«Pero ahora que podemos hacer que los tejidos sean transparentes, podremos observar dinámicas más detalladas. Revolucionará por completo la investigación óptica existente en biología».
