Corante alimentar torna a pele transparente, permitindo visualizar vasos sanguíneos e órgãos

10/09/2024

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Uma nova técnica revolucionária usa corante alimentar para fornecer uma “janela” para o corpo, tornando a pele transparente.

Ao aplicar uma mistura de água e um corante alimentar amarelo comum chamado tartrazina, os pesquisadores fizeram a pele do crânio e do abdômen de camundongos vivos transparente.

A técnica inovadora, descrita na revista Science, oferece aos médicos uma nova maneira de ver os órgãos dentro de um corpo, tornando os tecidos sobrepostos transparentes à luz visível.

Também conhecido como Corante Amarelo #5, a técnica precisa ser testada em humanos, pois certos corantes alimentares têm efeitos colaterais negativos.

Mas o processo foi reversível em testes com animais, e os cientistas dizem que pode se aplicar a vários usos médicos – desde a localização de lesões até o monitoramento de distúrbios digestivos e a identificação de cânceres.

“Olhando para o futuro, essa tecnologia pode tornar as veias mais visíveis para a coleta de sangue, tornar a remoção de tatuagens a laser mais simples ou auxiliar na detecção precoce e no tratamento de cânceres”, disse o Dr. Guosong Hong, da Universidade de Stanford, que ajudou a liderar o trabalho.

“Por exemplo, certas terapias usam lasers para eliminar células cancerígenas e pré-cancerosas, mas são limitadas a áreas próximas à superfície da pele. Essa técnica pode melhorar a penetração da luz.”

Os pesquisadores desenvolveram uma maneira de prever como a luz interage com tecidos biológicos tingidos. As previsões exigiam uma compreensão profunda do espalhamento da luz, bem como do processo de refração, quando a luz muda de velocidade e se curva à medida que viaja de um material para outro.

A equipe explicou que a dispersão é a razão pela qual não podemos ver através do nosso corpo. Gorduras, fluidos dentro das células, proteínas e outros materiais têm um índice de refração diferente, uma propriedade que determina o quão significativamente uma onda de luz recebida se curvará.

Na maioria dos tecidos, esses materiais são compactados juntos, de modo que os índices de refração variados fazem com que a luz se espalhe à medida que passa. É o efeito de dispersão que nossos olhos interpretam como opaco e acolorido.

Os pesquisadores perceberam que, se quisessem tornar o material biológico transparente, teriam que encontrar uma maneira de combinar os diferentes índices de refração para que a luz pudesse viajar sem impedimentos.

Com base em insights fundamentais do campo da óptica, os pesquisadores perceberam que os corantes que são mais eficazes na absorção de luz também podem ser “altamente eficazes” no direcionamento da luz uniformemente, por meio de uma ampla gama de índices de refração.

Um corante que os pesquisadores previram que seria particularmente eficaz foi a tartrazina. Quando dissolvidas em água e absorvidas pelos tecidos, as moléculas de tartrazina revelaram-se perfeitamente estruturadas para corresponder aos índices de refração e evitar que a luz se espalhe – resultando em transparência.

A equipe de pesquisa testou a técnica pela primeira vez em fatias finas de peito de frango. À medida que as concentrações de tartrazina aumentavam, o índice de refração do fluido dentro das células musculares aumentava até corresponder ao índice de refração das proteínas musculares – e a fatia se tornava transparente.

Os pesquisadores então esfregaram suavemente uma solução temporária de tartrazina em camundongos.

Primeiro, eles aplicaram a solução no couro cabeludo, tornando a pele transparente para revelar os vasos sanguíneos que cruzam o cérebro.

Em seguida, eles aplicaram a solução no abdômen, que desapareceu em minutos para mostrar contrações do intestino e movimentos causados por batimentos cardíacos e respiração.

Quando o corante foi enxaguado, os tecidos voltaram rapidamente ao normal. A tartrazina não pareceu ter efeitos a longo prazo e qualquer excesso foi excretado no lixo em 48 horas.

Os pesquisadores suspeitam que a injeção do corante deve levar a visões ainda mais profundas dos organismos, com implicações tanto para a biologia quanto para a medicina.

“Combinamos o corante amarelo, que é uma molécula que absorve a maior parte da luz, especialmente a luz azul e ultravioleta, com a pele, que é um meio de dispersão”, disse o principal autor do estudo, Dr. Zihao Ou, professor assistente de física na Universidade do Texas, Dallas.

“Individualmente, essas duas coisas impedem que a maior parte da luz passe por elas. Mas quando os juntamos, conseguimos obter transparência da pele do rato.”

“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; Mas se você não estiver familiarizado com isso, parece um truque de mágica.

“Além disso, é muito barato e eficiente; não precisamos de muito disso para funcionar.”

Os pesquisadores ainda não testaram o processo em humanos, cuja pele é cerca de 10 vezes mais espessa que a de um camundongo. Eles não sabem quanto seria necessário para penetrar em toda a espessura.

A medicina humana hoje inclui tecnologia de ultrassom para olhar mais profundamente dentro do corpo vivo – mas o custo o torna inacessível a um público amplo, enquanto um método baseado em corante alimentar não seria.

“Nosso grupo de pesquisa é composto principalmente por acadêmicos, então uma das primeiras coisas em que pensamos quando vimos os resultados de nossos experimentos foi como isso poderia melhorar a pesquisa biomédica.

“Equipamentos ópticos, como o microscópio, não são usados diretamente para estudar humanos ou animais vivos porque a luz não pode atravessar tecidos vivos.

“Mas agora que podemos tornar o tecido transparente, isso nos permitirá olhar para uma dinâmica mais detalhada. Ele revolucionará completamente a pesquisa óptica existente em biologia.

Fonte: GNN – Foto: Keyi “Onyx” Li/US National Science Foundation

Corante alimentar torna a pele transparente, permitindo visualizar vasos sanguíneos e órgãos

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Uma nova técnica revolucionária usa corante alimentar para fornecer uma “janela” para o corpo, tornando a pele transparente.

Ao aplicar uma mistura de água e um corante alimentar amarelo comum chamado tartrazina, os pesquisadores fizeram a pele do crânio e do abdômen de camundongos vivos transparente.

A técnica inovadora, descrita na revista Science, oferece aos médicos uma nova maneira de ver os órgãos dentro de um corpo, tornando os tecidos sobrepostos transparentes à luz visível.

Também conhecido como Corante Amarelo #5, a técnica precisa ser testada em humanos, pois certos corantes alimentares têm efeitos colaterais negativos.

Mas o processo foi reversível em testes com animais, e os cientistas dizem que pode se aplicar a vários usos médicos – desde a localização de lesões até o monitoramento de distúrbios digestivos e a identificação de cânceres.

“Por exemplo, certas terapias usam lasers para eliminar células cancerígenas e pré-cancerosas, mas são limitadas a áreas próximas à superfície da pele. Essa técnica pode melhorar a penetração da luz.”

Na maioria dos tecidos, esses materiais são compactados juntos, de modo que os índices de refração variados fazem com que a luz se espalhe à medida que passa. É o efeito de dispersão que nossos olhos interpretam como opaco e acolorido.

Os pesquisadores perceberam que, se quisessem tornar o material biológico transparente, teriam que encontrar uma maneira de combinar os diferentes índices de refração para que a luz pudesse viajar sem impedimentos.

Com base em insights fundamentais do campo da óptica, os pesquisadores perceberam que os corantes que são mais eficazes na absorção de luz também podem ser “altamente eficazes” no direcionamento da luz uniformemente, por meio de uma ampla gama de índices de refração.

Os pesquisadores então esfregaram suavemente uma solução temporária de tartrazina em camundongos.

Primeiro, eles aplicaram a solução no couro cabeludo, tornando a pele transparente para revelar os vasos sanguíneos que cruzam o cérebro.

Em seguida, eles aplicaram a solução no abdômen, que desapareceu em minutos para mostrar contrações do intestino e movimentos causados por batimentos cardíacos e respiração.

Quando o corante foi enxaguado, os tecidos voltaram rapidamente ao normal. A tartrazina não pareceu ter efeitos a longo prazo e qualquer excesso foi excretado no lixo em 48 horas.

Os pesquisadores suspeitam que a injeção do corante deve levar a visões ainda mais profundas dos organismos, com implicações tanto para a biologia quanto para a medicina.

“Combinamos o corante amarelo, que é uma molécula que absorve a maior parte da luz, especialmente a luz azul e ultravioleta, com a pele, que é um meio de dispersão”, disse o principal autor do estudo, Dr. Zihao Ou, professor assistente de física na Universidade do Texas, Dallas.

“Individualmente, essas duas coisas impedem que a maior parte da luz passe por elas. Mas quando os juntamos, conseguimos obter transparência da pele do rato.”

“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; Mas se você não estiver familiarizado com isso, parece um truque de mágica.

“Além disso, é muito barato e eficiente; não precisamos de muito disso para funcionar.”

Os pesquisadores ainda não testaram o processo em humanos, cuja pele é cerca de 10 vezes mais espessa que a de um camundongo. Eles não sabem quanto seria necessário para penetrar em toda a espessura.

A medicina humana hoje inclui tecnologia de ultrassom para olhar mais profundamente dentro do corpo vivo – mas o custo o torna inacessível a um público amplo, enquanto um método baseado em corante alimentar não seria.

“Nosso grupo de pesquisa é composto principalmente por acadêmicos, então uma das primeiras coisas em que pensamos quando vimos os resultados de nossos experimentos foi como isso poderia melhorar a pesquisa biomédica.

“Equipamentos ópticos, como o microscópio, não são usados diretamente para estudar humanos ou animais vivos porque a luz não pode atravessar tecidos vivos.

“Mas agora que podemos tornar o tecido transparente, isso nos permitirá olhar para uma dinâmica mais detalhada. Ele revolucionará completamente a pesquisa óptica existente em biologia.

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