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Em um novo estudo pioneiro, pesquisadores tornaram a pele do crânio e do abdômen de camundongos vivos transparente aplicando nas áreas uma mistura de água e um corante alimentar amarelo comum chamado tartrazina.
O Dr. Zihao Ou, professor assistente de física na Universidade do Texas em Dallas, é o autor principal do estudo, publicado na edição impressa de 6 de setembro do periódico Ciência.
A pele viva é um meio de dispersão. Como a névoa, ela espalha a luz, e é por isso que não pode ser vista através dela.
“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. 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”, disse Ou, que, com colegas, conduziu o estudo enquanto era pesquisador de pós-doutorado na Universidade Stanford antes de se juntar ao corpo docente da UT Dallas na Escola de Ciências Naturais e Matemática em agosto.
“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; mas se você não está familiarizado, parece um truque de mágica”, disse Ou.
A “mágica” acontece porque dissolver as moléculas que absorvem a luz na água muda o índice de refração da solução — uma medida da maneira como uma substância curva a luz — de uma forma que corresponde ao índice de refração de componentes do tecido, como lipídios. Em essência, as moléculas de corante reduzem o grau em que a luz se espalha no tecido da pele, como dissipar um banco de neblina.
Em seus experimentos com camundongos, os pesquisadores esfregaram a solução de água e corante na pele dos crânios e abdômens dos animais. Uma vez que o corante se difundiu completamente na pele, a pele se tornou transparente. O processo é reversível lavando qualquer corante restante. O corante que se difundiu na pele é metabolizado e excretado pela urina.
“Leva alguns minutos para a transparência aparecer”, disse Ou. “É semelhante à forma como um creme ou máscara facial funciona: o tempo necessário depende da rapidez com que as moléculas se difundem na pele.”
Através da pele transparente do crânio, os pesquisadores observaram diretamente os vasos sanguíneos na superfície do cérebro. No abdômen, eles observaram órgãos internos e peristaltismo, as contrações musculares que movem os conteúdos através do trato digestivo.
As áreas transparentes assumem uma cor alaranjada, disse Ou. O corante usado na solução é comumente conhecido como FD&C Yellow #5 e é frequentemente usado em salgadinhos de cor laranja ou amarela, cobertura de doces e outros alimentos. A Food and Drug Administration certifica nove aditivos de cor — a tartrazina é um — para uso em alimentos.
“É importante que o corante seja biocompatível — é seguro para organismos vivos”, disse Ou. “Além disso, é muito barato e eficiente; não precisamos de muito dele para funcionar.”
Os pesquisadores ainda não testaram o processo em humanos, cuja pele é cerca de 10 vezes mais espessa que a de um rato. Neste momento, não está claro qual dosagem do corante ou método de entrega seria necessário para penetrar toda a espessura, disse Ou.
“Na medicina humana, atualmente temos ultrassom para olhar mais profundamente dentro do corpo vivo”, disse Ou. “Muitas plataformas de diagnóstico médico são muito caras e inacessíveis a um público amplo, mas plataformas baseadas em nossa tecnologia não deveriam ser.”
Ou disse que uma das primeiras aplicações da técnica provavelmente será melhorar os métodos de pesquisa existentes em imagens ópticas.
“Nosso grupo de pesquisa é majoritariamente acadêmico, então uma das primeiras coisas em que pensamos quando vimos os resultados de nossos experimentos foi como isso poderia melhorar a pesquisa biomédica”, disse ele. “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.”
Em seu novo Dynamic Bio-imaging Lab na UTD, Ou continuará a pesquisa que começou com o Dr. Guosong Hong, professor assistente de ciência e engenharia de materiais em Stanford e autor correspondente do estudo. Ou disse que os próximos passos na pesquisa incluirão entender qual dosagem da molécula de corante pode funcionar melhor em tecido humano. Além disso, os pesquisadores estão experimentando outras moléculas, incluindo materiais projetados, que podem ter um desempenho mais eficiente do que a tartrazina.
Os autores do estudo de Stanford, incluindo o coautor correspondente Dr. Mark Brongersma, o Professor Stephen Harris no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, foram financiados por bolsas de agências federais, incluindo o National Institutes of Health, a National Science Foundation e o Air Force Office of Scientific Research. Como um acadêmico de pós-doutorado interdisciplinar, Ou foi apoiado pelo Wu Tsai Neuroscience Institute em Stanford. Os pesquisadores solicitaram uma patente para a tecnologia.
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