Μια κοινή χρωστική τροφίμων μπορεί να μετατρέψει το δέρμα ζωντανών ποντικιών σε διαφανές, επιτρέποντας στους ερευνητές να κοιτάξουν μέσα στο σώμα χωρίς χειρουργική επέμβαση.
Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνική για να οπτικοποιήσουν τους ιστούς ζωντανών ποντικών κάτω από το μικροσκόπιο. Χρησιμοποίησαν μια χρωστική τροφίμων, που μπορεί να βρεθεί σε σνακ που έχετε και την κουζίνα σας και αρκετές θεμελιώδεις αρχές της φυσικής για να καταστήσουν τους μύες διαφανείς.
Γιατί δεν μπορούμε να δούμε μέσα από το δέρμα
Ο βιολογικός ιστός είναι γεμάτος με ουσίες, από πρωτεΐνες μέχρι λίπη και υγρά, και κάθε ουσία διαφέρει στην ικανότητά της να αντανακλά το φως που την χτυπά. Αυτή η ιδιότητα αναφέρεται ως ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού.
Αν τα φωτόνια χτυπήσουν ένα όριο μεταξύ δύο υλικών με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης, αυτά τα φωτόνια αναγκάζονται να αλλάξουν κατεύθυνση, ή να διασκορπιστούν.
Ενώ το φως μπορεί να περάσει εύκολα μέσα από διαφανή υλικά — όπως ένα ποτήρι νερό — τα αδιαφανή υλικά εμποδίζουν το φως, κάνοντάς το να αναπηδά σε πολλές κατευθύνσεις. Αυτός είναι ο λόγος που συνήθως δεν μπορείτε να δείτε μέσα από το σώμα κάποιου.
Η τεχνική με χρωστική τροφίμων
Οι ερευνητές περιγράφουν αυτήν την προσέγγιση σε νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.
Δοκίμασαν την τεχνική σε τρωκτικά χρησιμοποιώντας μια χρωστική τροφίμων εγκεκριμένη από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ, γνωστή ως ταρτραζίνη ή FD&C Yellow No. 5. Αυτή η κίτρινη-πορτοκαλί χρωστική χρησιμοποιείται σε τρόφιμα όπως γλυκά, ποτά, φάρμακα και καλλυντικά.
Μετά από αρχικά πειράματα εφάρμοσαν ένα διάλυμα ταρτραζίνης στις κεφαλές των ποντικών και παρατήρησαν τα ζώα κάτω από το μικροσκόπιο.
Τα αποτελέσματα της διαφάνειας
«Χρειάζονται μερικά λεπτά για να εμφανιστεί η διαφάνεια», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, Zihao Ou, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας.
«Είναι παρόμοιο με τον τρόπο που λειτουργεί μια κρέμα προσώπου ή μάσκα: Ο χρόνος που απαιτείται εξαρτάται από το πόσο γρήγορα διαχέονται τα μόρια στο δέρμα»
Αφού εγκατασταθεί το διάλυμα, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν τα αιμοφόρα αγγεία να διατρέχουν την επιφάνεια των κρανίων των ποντικών με ανάλυση μικρομέτρου (0,001 χιλιοστά).
Σε ένα ξεχωριστό πείραμα, εφάρμοσαν το διάλυμα ταρτραζίνης στις κοιλιές των ποντικών. Μέσα σε λίγα λεπτά, μπορούσαν να αναγνωρίσουν ξεκάθαρα όργανα όπως το ήπαρ, το λεπτό έντερο και την ουροδόχο κύστη.
Μπορούσαν ακόμη να δουν τους μύες μέσα στο έντερο να συστέλλονται, καθώς και τις λεπτές κινήσεις της κοιλιάς που προκαλούνται από την αναπνοή και την καρδιά.
Αναστρέψιμη διαφάνεια στο δέρμα
Η διαφανής κατάσταση μπορούσε να αναστραφεί ξεπλένοντας το δέρμα των ποντικών με νερό, απομακρύνοντας τη χρωστική τροφίμων. Οποιαδήποτε περίσσεια ταρτραζίνης που απορροφήθηκε στο σώμα αποβλήθηκε με τα ούρα των τρωκτικών εντός 48 ωρών από την εφαρμογή.
Η θεραπεία προκάλεσε «ελάχιστη φλεγμονή» βραχυπρόθεσμα, αλλά δεν φάνηκε να έχει μακροχρόνιες επιπτώσεις στην υγεία των ζώων, όπως μετρήθηκε από αλλαγές στο βάρος τους και τα αποτελέσματα των εξετάσεων αίματος.
Η ταρτραζίνη δεν έχει δοκιμαστεί σε ανθρώπους
«Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ένα νέο μέσο για την οπτικοποίηση της δομής και της δραστηριότητας βαθιών ιστών και οργάνων εν ζωή με έναν ασφαλή, προσωρινό και μη επεμβατικό τρόπο», έγραψαν οι Christopher Rowlands και Jon Gorecki στο Imperial College London, σε ένα σχόλιο της νέας μελέτης.
Η νέα τεχνική δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί σε ανθρώπους. Το δέρμα μας είναι περίπου τέσσερις φορές πιο παχύ από αυτό των ποντικών, γεγονός που θα καθιστούσε πιο δύσκολη την απορρόφηση της ταρτραζίνης στο βαθύτερο στρώμα του.
Μελλοντική χρήση
Ωστόσο, αν μελλοντικές μελέτες δείξουν ότι η χρωστική λειτουργεί στους ανθρώπους και είναι ασφαλής, θα μπορούσε να καταστεί χρήσιμο ιατρικό εργαλείο.
«Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να κάνει τις φλέβες πιο ορατές για την αιμοληψία, να διευκολύνει την αφαίρεση τατουάζ με λέιζερ, ή να βοηθήσει στην πρώιμη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Guosong Hong, αναπληρωτής καθηγητής υλικών επιστημών και μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ.