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Em um novo estudo inovador, pesquisadores conseguiram algo saído da ficção científica ao tornar a pele viva transparente.
Usando uma abordagem inovadora envolvendo um corante alimentar comum, os cientistas conseguiram renderizar temporariamente os crânios e abdômens de ratos vivos transparentepermitindo que eles observem o funcionamento interno de seus corpos sem cirurgia invasiva.
Este desenvolvimento, publicado na última edição da Ciênciapoderia ter implicações de longo alcance para a pesquisa biomédica e o estudo de sistemas biológicos complexos.
“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; mas se você não está familiarizado com isso, parece um truque de mágica”, disse o Dr. Zihao Ou, professor assistente de física na Universidade do Texas em Dallas e principal autor do estudo em um declaração.
A imagem óptica é uma ferramenta crítica na biologia e medicina modernas, permitindo que pesquisadores estudem organismos vivos em tempo real. No entanto, a opacidade natural dos tecidos biológicos representa um desafio significativo para cientistas que buscam observar estruturas profundamente dentro do corpo.
Os métodos tradicionais de imagem óptica são frequentemente limitados pela dispersão e absorção de luz, o que restringe a profundidade e a clareza das imagens que podem ser obtidas.
O novo estudo, liderado pelo Dr. Ou, teve como objetivo superar esse obstáculo desenvolvendo uma nova técnica para tornar tecidos biológicos transparentes.
“O desejo de ver dentro do tecido biológico e descobrir os processos fundamentais da vida estimulou uma extensa pesquisa em métodos de imagem óptica de tecido profundo, como microscopia de dois fótons, imagem de fluorescência de infravermelho próximo-II e limpeza óptica de tecido”, escreveram os pesquisadores. “No entanto, esses métodos não têm profundidade de penetração e resolução suficientes ou são inadequados para animais vivos.”
Pesquisadores criaram uma solução surpreendentemente elegante usando um corante alimentar amarelo comum conhecido como tartrazina.
Aprovada pela Food and Drug Administration dos EUA, a tartrazina é amplamente usada em produtos do dia a dia, de doces a refrigerantes. No entanto, este estudo a usou para um propósito muito diferente.
A equipe descobriu que, quando dissolvido em água, esse corante poderia absorver seletivamente a luz na região azul do espectro visível. Essa absorção altera efetivamente o índice de refração do meio aquoso, aumentando a transparência na parte vermelha do espectro.
“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”, explicou o Dr. Ou. “Individualmente, essas duas coisas bloqueiam a maior parte da luz de passar por elas. Mas quando as colocamos juntas, conseguimos obter transparência na pele do rato.”
A estrutura teórica do estudo se baseia no modelo do oscilador de Lorentz, um conceito bem conhecido na física que descreve como a luz interage com a matéria.
Ao aplicar este modelo, os pesquisadores previram que certo moléculas de corante poderiam aumentar a transparência em tecidos biológicos. Os resultados experimentais confirmaram essas previsões, demonstrando que a tartrazina poderia tornar temporariamente transparentes a pele, os músculos e os tecidos conjuntivos de camundongos vivos.
Em uma série de experimentos, a equipe aplicou tartrazina aos abdômens e crânios de camundongos vivos, tornando essas áreas transparentes com sucesso. Essa descoberta permitiu que eles observassem células e estruturas marcadas com fluorescência nas profundezas dos tecidos em tempo real.
Uma das aplicações mais empolgantes foi a visualização dos neurônios entéricos nos intestinos de camundongos. Os pesquisadores puderam ver os movimentos dos neurônios enquanto eles espelhavam a motilidade intestinal, gerando mapas em tempo real da atividade gastrointestinal.
O estudo também demonstrou a versatilidade desta técnica ao aplicar a solução de corante em outras partes do corpo do rato. Por exemplo, os pesquisadores aplicado a solução para o couro cabeludo para visualizar os vasos sanguíneos cerebrais e para os membros posteriores para imagens de alta resolução das fibras musculares.
Em todos os casos, o corante tornou possível enxergar através dos tecidos normalmente opacos com clareza e detalhes sem precedentes.
O processo também é facilmente reversível lavando qualquer corante restante, enquanto o corante que se difundiu na pele é metabolizado e excretado naturalmente pela urina.
“Leva alguns minutos para que a transparência apareça”, explicou o Dr. Ou. “É semelhante à maneira como um creme ou máscara facial funciona: o tempo necessário depende da rapidez com que as moléculas se difundem na pele.”
(Fonte da imagem: Dr. Zihao Ou. et al.)
As implicações desta pesquisa são vastas. Tornar os tecidos transparentes pode revolucionar muitas áreas da pesquisa biomédica. Pode permitir que os cientistas estudem estruturas complexas de tecidos, como o cérebro e o sistema vascular, de maneiras que nunca foram possíveis antes.
Além disso, o uso de corante biocompatível para tornar a pele viva transparente torna o processo de imagem óptica seguro, acessível e eficiente.
“Na medicina humana, atualmente temos ultrassom para olhar mais profundamente dentro do corpo vivo”, observou o Dr. Ou. “Muitas plataformas de diagnóstico médico são muito caras e inacessíveis a um público amplo, mas plataformas baseadas em nossa tecnologia não deveriam ser.”
A técnica pode ser adaptada para uso em outros animais, potencialmente incluindo humanos, embora muito mais pesquisas sejam necessárias para avaliar sua segurança e eficácia em organismos maiores.
No entanto, os pesquisadores também notam algumas limitações de sua abordagem. Embora o corante melhore a transparência reduzindo a dispersão de luz, ele não a elimina completamente. A eficácia da técnica também depende da difusão do corante dentro do tecido, que pode variar dependendo do tipo de tecido e sua densidade.
Os pesquisadores também apontam que a pele humana é cerca de dez vezes mais espessa do que o de um rato, o que torna incerto qual dosagem de corante ou método de aplicação seria necessário para obter transparência na pele humana.
Apesar desses desafios, os autores do estudo estão otimistas sobre o futuro. Eles acreditam que mais refinamentos na técnica, incluindo o uso de diferentes corantes e métodos de entrega, podem aumentar sua aplicabilidade e eficácia.
Pesquisas futuras também podem explorar a combinação desse método com outras técnicas avançadas de imagem para obter insights mais profundos sobre sistemas biológicos.
Por fim, ao tornar a pele de camundongos vivos transparente, os pesquisadores demonstraram uma nova maneira de explorar os segredos ocultos de tecidos vivos. Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, as aplicações potenciais dessa técnica podem revolucionar a imagem biomédica.
“Uma das primeiras coisas em que pensamos quando vimos os resultados de nossos experimentos foi como isso poderia melhorar a pesquisa biomédica”, disse o Dr. Ou. “Equipamentos ópticos, como o microscópio, não são usados diretamente para estudar humanos ou animais vivos porque a luz não consegue atravessar tecidos vivos. Mas agora que podemos tornar os tecidos transparentes, isso nos permitirá observar dinâmicas mais detalhadas.”
“Isso revolucionará completamente a pesquisa óptica existente em biologia.”
Tim McMillan é um executivo aposentado da polícia, repórter investigativo e cofundador do The Debrief. Seus escritos geralmente focam em defesa, segurança nacional, Comunidade de Inteligência e tópicos relacionados à psicologia. Você pode seguir Tim no Twitter: @LtTimMcMillan. Tim pode ser contatado por e-mail: tim@thedebrief.org ou por e-mail criptografado: Tenente Tim McMillan@protonmail.com
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