Observar lo que ocurre dentro de un cuerpo siempre ha sido un reto. Aunque tecnologías como la tomografía computarizada, los rayos X, la resonancia magnética y la microscopía ofrecen información valiosa, las imágenes obtenidas no suelen ser completamente nítidas y, en algunos casos, pueden conllevar efectos secundarios, como la exposición a la radiación.
En este contexto, una nueva investigación publicada en la revista Science describe cómo utilizando un tinte aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés), comúnmente presente en alimentos, junto con otras moléculas que absorben luz y producen efectos similares han logrado ver a través de la piel de un ratón hasta los órganos internos, sin necesidad de realizar ningún tipo de incisión.
La hipótesis principal planteada señalaba que las moléculas con una alta capacidad de absorción podrían conseguir transparencia óptica en tejidos biológicos vivos. Los investigadores utilizaron el modelo del oscilador de Lorentz para analizar las propiedades dieléctricas de los componentes tisulares y las moléculas absorbentes, tras lo cual pudieron dilucidar que los colorantes con resonancias de absorción agudas en el rango cercano al ultravioleta (300 a 400 nm) y la región azul del espectro visible (400 a 500 nm) son efectivos para aumentar la parte real del índice de refracción del medio acuoso en longitudes de onda más largas cuando se disuelven en agua.
En consecuencia, los colorantes solubles en agua pueden reducir eficazmente el contraste en el infrarrojo entre el agua y los lípidos, facilitando así la transparencia óptica de los tejidos biológicos vivos.
Índices de refracción
Cuando la luz incide sobre la piel el tejido dispersa las ondas de luz haciendo que la piel se vea opaca en lugar de transparente. Esta dispersión se debe a las diferencias en los índices de refracción entre los componentes del tejido, como el agua y los lípidos. En el espectro visible, el agua tiene un índice de refracción mucho menor que el de los lípidos, lo que provoca que la luz visible se disperse al atravesar el tejido que contiene ambos.
Por tanto, para igualar estos índices de refracción el equipo de investigadores aplicó una solución de tartrazina roja, también conocida como colorante alimentario FD&C Yellow 5, sobre el abdomen, el cuero cabelludo y las patas traseras de un ratón sedado. La piel del ratón se tiñó de rojo, indicando que gran parte de la luz azul fue absorbida por el colorante. Esta absorción modificó el índice de refracción del agua en una longitud de onda diferente, en este caso, la longitud de onda roja. Al coincidir el índice de refracción del agua con el de los lípidos en el espectro rojo, la dispersión de la luz se redujo, haciendo que la piel se volviese más transparente en esa longitud de onda.
Impacto en la medicina
Los investigadores lograron observar, sin necesidad de ningún equipo especializado, los órganos internos en funcionamiento, incluyendo el hígado, el intestino delgado y la vejiga. También visualizaron el flujo sanguíneo en el cerebro y las estructuras finas de las fibras musculares en las extremidades. La transparencia en los animales vivos fue confirmada por la visualización del corazón palpitando y el sistema respiratorio activo del ratón.
Además, el tinte no alteró permanentemente la piel del sujeto, y la transparencia desapareció tan pronto como se enjuagó con agua. "Tan pronto como enjuagamos y masajeamos la piel de los animales con agua el efecto se revirtió en cuestión de minutos", explicó Guosong Hong, profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Stanford y autor principal del artículo. "Hasta el momento, el estudio sólo se ha realizado en un animal, pero si la misma técnica pudiera trasladarse a los seres humanos, podría proporcionar una serie de beneficios biológicos, de diagnóstico e incluso cosméticos, afirmó Hong.
El impacto que esta investigación puede tener en la medicina es bastante significativo ya que, por ejemplo, en lugar de realizar biopsias invasivas el diagnóstico del melanoma podría llevarse a cabo observando directamente el tejido de una persona sin necesidad de extirparlo. Este método también podría sustituir algunas radiografías y tomografías computarizadas, y hacer que las extracciones de sangre sean menos dolorosas al facilitar la localización de las venas para los profesionales. Además, podría optimizar servicios como la eliminación de tatuajes con láser, permitiendo enfocar los rayos láser con mayor precisión en el pigmento debajo de la piel.
"Esto podría tener un impacto en la atención médica y evitar que las personas se sometan a pruebas invasivas", destacó Hong. "Si pudiéramos observar lo que sucede debajo de la piel en lugar de cortarla o usar radiación para obtener una imagen poco clara, podríamos cambiar la forma en que vemos el cuerpo humano", concluyó el investigador.
