En cuestión de minutos, untar a los ratones con un colorante alimentario común puede hacer que una porción deseada de su piel sea casi tan transparente como el vidrio.
En un estudio publicado hoy en Science, los investigadores esparcieron una solución del colorante tartrazina, un colorante común en alimentos, medicamentos y cosméticos, sobre ratones vivos para aclarar sus tejidos, creando una ventana temporal que dejaba al descubierto órganos, músculos y vasos sanguíneos en su cuerpo.
El procedimiento, una nueva forma de una técnica conocida como “aclaramiento óptico de tejidos”, aún no se ha probado en humanos, pero algún día podría ofrecer una manera de ver y monitorear lesiones o enfermedades sin la necesidad de equipos de diagnóstico por imagen especializados o cirugía invasiva.
«Una característica única de nuestra estrategia es que estamos cambiando directamente las propiedades ópticas del tejido», afirma el autor principal del estudio, Zihao Ou, físico de la Universidad de Texas en Dallas.
Lo que ocurre con la piel
La piel, como la mayoría de los tejidos de los mamíferos, es muy opaca porque su mezcla de agua y lípidos, proteínas y otras moléculas esenciales densamente compactas dispersa la luz en todas las direcciones.
“El concepto es similar al agua burbujeante”, explica Ou. “Cuando tienes agua y aire, ambos son transparentes por separado. Sin embargo, si los mezclas, formas microburbujas que ya no son transparentes”.
Piensa en un río caudaloso o en una ola que se estrella. El cambio en la claridad se produce porque las moléculas de agua y aire tienen diferentes índices de refracción, la cantidad de luz que se desvía al pasar a través de un objeto o sustancia.
Las grasas y proteínas en la piel de roedores y humanos suelen tener índices de refracción más altos que el agua, lo que crea un contraste a través del cual no se puede ver.
Lo que dice el estudio
En el nuevo estudio, Ou y sus colegas buscaron moléculas que absorbieran la luz y que pudieran hacer que los diversos índices de refracción dentro de las capas de la piel fueran más similares, reduciendo esencialmente la cantidad de luz dispersada por todas partes.
El equipo investigó 21 colorantes sintéticos diferentes antes de decidirse por la tartrazina, un colorante altamente absorbente, más comúnmente conocido como Amarillo Nº 5.
La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) aprobó el uso de este colorante amarillo limón en cantidades limitadas en alimentos, medicamentos y cosméticos.
Se encuentra comúnmente en papas fritas, refrescos, caramelos, mantequilla, vitaminas y tabletas de medicamentos.
La tartrazina hace que los índices de refracción de las moléculas que encuentra sean más uniformes y deja pasar la luz roja y amarilla, similar al color del tejido subyacente.
Al mismo tiempo, el colorante absorbe la mayor parte de la luz en longitudes de onda en los espectros cercano al ultravioleta y azul y disminuye la dispersión de esos tipos de luz.
«Cuanto mayor sea la absorción, más eficiente será la molécula«, explica Ou.
Lo que dicen las autoridades
Los límites de la FDA a los productos químicos y aditivos en los alimentos hacen que la industria alimentaria busque «productos químicos que sean extremadamente eficientes», incluso en pequeñas cantidades.
Los investigadores probaron distintas concentraciones del colorante en “fantasmas de dispersión” (muestras cuadradas que imitan la distribución óptica de los tejidos humanos) y rebanadas de pechuga de pollo cruda.
Luego masajearon suavemente el colorante sobre la piel de ratones anestesiados, donde se absorbió como una “crema facial”, dice Ou.
En menos de 10 minutos, el equipo comenzó a ver características internas debajo de las capas superiores de tejido bajo luz visible: frotar tartrazina en el estómago de los animales reveló el tracto digestivo en acción, y esparcirla en una de sus patas expuso los músculos.
Usando imágenes láser de alta resolución, los científicos también vieron detalles de los nervios en el sistema gástrico, pequeñas unidades en los músculos llamadas sarcómeros y, cuando el colorante se aplicó al cuero cabelludo de los ratones, incluso estructuras de los vasos sanguíneos del cerebro.
Si la tartrazina no se lavó, el efecto duró alrededor de 10 a 20 minutos antes de que la piel volviera a su estado original.
Los datos
Las investigaciones anteriores que hicieron que la piel fuera transparente se centraron en la introducción de materiales ya transparentes, como la solución de glicerol y fructosa.
Esas moléculas también pudieron reducir la dispersión de la luz, pero «no fueron tan eficientes [como la tartrazina] porque no están lo suficientemente ‘coloreadas’», dice Guosong Hong, ingeniero en ciencias de los materiales de la Universidad de Stanford y autor principal del nuevo artículo.
Otros enfoques que eliminan moléculas esenciales en los tejidos en lugar de agregar otras nuevas logran efectos similares, pero solo se pueden realizar en animales no vivos o tejido biopsiado.
Por ejemplo, el dermatólogo de la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón, Rajan Kulkarni, trabajó en un proyecto de limpieza óptica de tejidos en 2014 en el que los investigadores disolvieron por completo los lípidos de órganos y animales completos y los reemplazaron con hidrogel transparente.
«Eso siempre fue una limitación, requería que algo fuera ex vivo . Teníamos que eliminar los tejidos o eliminar el órgano, o el organismo en sí mismo ya no estaría vivo», dice Kulkarni, que no participó en el nuevo estudio.
“Este método es interesante porque permite que la piel, o la capa epidérmica,se vuelva transparente para que se pueda visualizar lo que hay debajo”.
qpasa
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