Un increíble experimento logró hacer transparente la piel en ratones: qué usos médicos podría tener el método

Científicos de la Universidad de Stanford y de otras instituciones en los Estados Unidos descubrieron que al usar un aditivo que le da el color naranja a algunos snacks se puede hacer que los tejidos de los ratones se vuelvan transparentes.

Se trata de un colorante alimentario que puede hacer que la piel del ratón vivo se convierta en transparente. Esa característica puede permitir ver el funcionamiento de los órganos del animal. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Science.

Al aplicar el tinte a la piel, los científicos pudieron ver a través de los tejidos las estructuras que se encuentran debajo, incluidos los vasos sanguíneos y los órganos internos. Podría pasar a ser un método menos invasivo para controlar a los animales vivos utilizados en la investigación médica.

En el futuro, el método podría aplicarse a una amplia gama de diagnósticos médicos, desde la localización de lesiones hasta el seguimiento de trastornos digestivos o la identificación de cánceres.

Cómo funciona la técnica

El método funciona modificando el modo en que los tejidos corporales normalmente opacos interactúan con la luz. Los fluidos, las grasas y las proteínas que componen tejidos como la piel y los músculos tienen índices de refracción diferentes (una medida de cuánto un material desvía la luz).

Por ejemplo, los componentes acuosos tienen índices de refracción bajos, mientras que los lípidos y las proteínas los tienen altos.

Los tejidos parecen opacos porque el contraste entre estos índices de refracción hace que la luz se disperse. Los investigadores especularon con la posibilidad de que la adición a estos tejidos de un colorante que absorbiera fuertemente la luz podría reducir la diferencia entre los índices de refracción de los componentes lo suficiente como para hacerlos transparentes.

Los investigadores han desarrollado una nueva forma de ver los órganos de un cuerpo al hacer que los tejidos suprayacentes sean transparentes a la luz visible. Este proceso contra-intuitivo es una aplicación tópica de un colorante inocuo para los alimentos y fue reversible en ensayos con animales.

De cara al futuro, “esta tecnología podría hacer más visibles las venas para la extracción de sangre, facilitar la eliminación de tatuajes con láser o contribuir a la detección y el tratamiento precoz del cáncer”, afirmó Guosong Hong, profesor adjunto de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Stanford y becario CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., que dirigió la investigación.

″Por ejemplo, algunas terapias utilizan láseres para eliminar las células cancerosas y precancerosas, pero se limitan a las zonas cercanas a la superficie de la piel. Esta técnica podría mejorar esa penetración de la luz″, enfatizó.

Una solución iluminadora

Para dominar la nueva técnica, los investigadores desarrollaron una forma de predecir cómo interactúa la luz con los tejidos biológicos teñidos.

Esas predicciones requerían un profundo conocimiento de la dispersión de la luz, así como del proceso de refracción, en el que la luz cambia de velocidad y se curva al pasar de un material a otro.

Los investigadores se dieron cuenta de que si querían hacer transparente un material biológico, tenían que encontrar la forma de igualar los distintos índices de refracción para que la luz pudiera atravesarlo sin obstáculos.

Al basarse en conocimientos fundamentales del campo de la óptica, los investigadores se dieron cuenta de que los tintes más eficaces para absorber la luz también podían serlo para dirigirla uniformemente a través de una amplia gama de índices de refracción.

Uno de los colorantes que los investigadores predijeron que sería especialmente eficaz era el colorante tartrazina. Al disolverse en agua y ser absorbida por los tejidos, las moléculas de tartrazina están perfectamente estructuradas para adaptarse a los índices de refracción e impedir la dispersión de la luz, lo que se traduce en transparencia.

Los investigadores probaron primero sus predicciones con tajadas finas de pechuga de pollo. A medida que aumentaban las concentraciones de tartrazina, el índice de refracción del fluido dentro de las células musculares aumentaba hasta igualarse con el índice de refracción del músculo.

Luego, frotaron suavemente una solución temporal de tartrazina en ratones. En primer lugar, aplicaron la solución al cuero cabelludo, haciendo que la piel se volviera transparente para revelar los vasos sanguíneos que cruzan el cerebro. Aplicaron la solución al abdomen, que se desvaneció en cuestión de minutos para mostrar las contracciones del intestino y los movimientos provocados por los latidos del corazón y la respiración.

Cuando se enjuagó el tinte, los tejidos recuperaron rápidamente su opacidad normal. La tartrazina no parecía tener efectos a largo plazo, y cualquier exceso se excretaba con los residuos en 48 horas.

Con métodos basados en la física fundamental, los investigadores esperan que su método abra un nuevo campo de estudio que relacione los tintes con los tejidos biológicos en función de sus propiedades ópticas, lo que podría dar lugar a una amplia gama de aplicaciones médicas.

“Es importante que el colorante sea biocompatible, es decir, seguro para los organismos vivos. Además, es muy barato y eficaz; no necesitamos mucha cantidad para que funcione”, sostuvo Zihao Ou, profesor adjunto de Física de la Universidad de Texas en Dallas y otro de los coautores.

La investigación contó con el apoyo de las becas de la Fundación Nacional de Ciencias, que es la agencia gubernamental que da financiamiento en los Estados Unidos. También recibieron subsidios de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, el Programa de Educación y Formación Sanitaria a Largo Plazo del Ejército de Estados Unidos y diversas fundaciones e instituciones privadas.