Στο μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας του H.G. Wells το 1897, «The Invisible Man», ο πρωταγωνιστής εφευρίσκει έναν ορό που κάνει τα κύτταρα στο σώμα του διαφανή ελέγχοντας τον τρόπο με τον οποίο τα διαπερνά το φως.
Περισσότερα από 100 χρόνια αργότερα, επιστήμονες στο Στάνφορντ ανακάλυψαν πως μια κοινή χρωστική τροφίμων που βρίσκεται σε σνακ και καραμέλες όπως τσιπς τορτίγια και καλαμπόκι μπορεί να κάνει το δέρμα ενός ποντικιού προσωρινά διαφανές, επιτρέποντάς τους να παρακολουθήσουν τα όργανά του σε πραγματικό χρόνο καθώς λειτουργούν, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην βιοϊατρική έρευνα και, εάν δοκιμαστεί επιτυχώς σε ανθρώπους, θα έχει ευρείες εφαρμογές στην ιατρική και την υγειονομική περίθαλψη.
Οι ερευνητές έκαναν διαφανές το δέρμα στα κρανία και τις κοιλιές των ζωντανών ποντικών εφαρμόζοντας ένα μείγμα νερού και μιας κίτρινης χρωστικής τροφίμων που ονομάζεται ταρτραζίνη. Το μετέπειτα ξέπλυμα της βαφής ανέστρεψε την διαδικασία, η οποία δεν έβλαψε τα ζώα. Οι ερευνητές ξύρισαν τα ποντίκια πριν από την εφαρμογή του διαλύματος.
«Για όσους κατανοούν την θεμελιώδη φυσική πίσω από αυτό, τους φαίνεται λογικό, αλλά αν δεν είναι εξοικειωμένοι, τους μοιάζει με ένα μαγικό κόλπο», είπε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Zihao Ou, επίκουρος καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας, σε μια δήλωση.
Μόρια βαφής που απορροφούν το φως
Η «μαγεία» βασίζεται στις αρχές της οπτικής. Τα μόρια της βαφής που απορροφούν το φως ενισχύουν την μετάδοσή του μέσω του δέρματος καταστέλλοντας την ικανότητα του ιστού να διαχέει το φως.
Η βαφή, όταν αναμιγνύεται με νερό, τροποποιεί τον δείκτη διάθλασης - ένα μέτρο του τρόπου με τον οποίο μια ουσία εκτρέπει το φως - του υδατικού μέρους του ιστού για να ταιριάζει καλύτερα με τον δείκτη πρωτεϊνών και λιπών στον ιστό. Η διαδικασία μοιάζει με ένα σύννεφο ομίχλης που διαλύεται.
«Συνδυάσαμε την κίτρινη βαφή, που είναι ένα μόριο που απορροφά το περισσότερο φως, ειδικά το μπλε και το υπεριώδες, με το δέρμα, το οποίο είναι μέσο διασποράς», είπε ο Ou, ο οποίος διεξήγαγε τη μελέτη ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια. Μεμονωμένα, αυτά τα δύο πράγματα εμποδίζουν το περισσότερο φως να τα διαπεράσει», είπε. «Όμως όταν τα βάλαμε μαζί, καταφέραμε να επιτύχουμε την διαφάνεια του δέρματος του ποντικιού».
Μόλις η βαφή διαχύθηκε πλήρως στο δέρμα, εκείνο έγινε διαφανές.
«Χρειάζονται λίγα λεπτά για να εμφανιστεί η διαφάνεια», είπε ο Ou. «Είναι παρόμοιο με τον τρόπο που λειτουργεί μια κρέμα ή μάσκα προσώπου. Ο χρόνος που απαιτείται εξαρτάται από το πόσο γρήγορα διαχέονται τα μόρια στο δέρμα».
Η ομάδα πειραματίστηκε με στήθη κοτόπουλου πριν από τη διεξαγωγή εργασιών σε ζωντανά ζώα. Σε ποντίκια, οι ερευνητές μπόρεσαν να παρατηρήσουν αιμοφόρα αγγεία απευθείας στην επιφάνεια του εγκεφάλου μέσω του διαφανούς δέρματος του κρανίου. Τα εσωτερικά όργανα των ποντικών στην κοιλιακή περιοχή ήταν ορατά καθώς και οι μυϊκές συσπάσεις του πεπτικού σωλήνα καθώς περνάει η τροφή. Οι διαφανείς περιοχές παίρνουν ένα πορτοκαλί χρώμα, είπε ο Ou, παρόμοιο με αυτό της βαφής.
Η βαφή που χρησιμοποιείται στο διάλυμα είναι κοινώς γνωστή ως FD&C Yellow No. 5 και είναι πιστοποιημένη για χρήση από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ. Η συνθετική βαφή χρησιμοποιείται συχνά σε τσιπς σνακ πορτοκαλί ή κίτρινου χρώματος, για επικαλύψεις καραμέλας, σε παγωτά και σε αρτοσκευάσματα.
Ο Ου είπε ότι είναι σημαντικό η βαφή να είναι βιοσυμβατή — ασφαλής για τους ζωντανούς οργανισμούς. «Επιπλέον, είναι πολύ φθηνή και αποτελεσματική και δεν χρειαζόμαστε πολλή ποσότητα από αυτή για να δουλέψουμε», είπε.
Πιθανές βιοϊατρικές εφαρμογές για τον άνθρωπο
Οι ερευνητές δεν έχουν δοκιμάσει την διαδικασία σε ανθρώπους και δεν είναι σαφές ποια δόση βαφής ή μέθοδος χορήγησης θα ήταν η κατάλληλή. Το ανθρώπινο δέρμα είναι περίπου 10 φορές παχύτερο από αυτό ενός ποντικιού, σύμφωνα με τους ερευνητές.
«Κοιτάζοντας το μέλλον, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να κάνει τις φλέβες πιο ορατές, διευκολύνοντας π.χ. την αιμοληψία ή την χορήγηση υγρών μέσω βελόνας – ειδικά σε ηλικιωμένους ασθενείς με φλέβες που είναι δύσκολο να εντοπιστούν», δήλωσε στο CNN ο ανώτερος συγγραφέας Guosong Hong, επίκουρος καθηγητής του Στάνφορντ.
«Επιπλέον, αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να βοηθήσει στην έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του δέρματος, να βελτιώσει την διείσδυση του φωτός π.χ. σε φωτοδυναμικές και φωτοθερμικές θεραπείες και να κάνει την αφαίρεση τατουάζ με λέιζερ πιο απλή».
Ερευνητές που δεν συμμετείχαν στην μελέτη εκτιμούν πως η προσέγγιση προσφέρει έναν νέο τρόπο οπτικοποίησης της δομής και της δραστηριότητας των βαθιών ιστών και οργάνων σε ένα ζωντανό οργανισμό με έναν ασφαλή και μη επεμβατικό τρόπο.
«Απλώς λειτουργεί. Βάφεις ένα ποντίκι και μπορείς να δεις τι έχει φάει για πρωινό. Είναι τόσο δυνατό», λένε.
Οι υπάρχουσες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για να κάνουν τους ιστούς διαφανείς έχουν παρενέργειες όπως αφυδάτωση και πρήξιμο και μπορούν να αλλάξουν και την δομή του ιστού. Η ταρτραζίνη χρησιμοποιήθηκε σε χαμηλή συγκέντρωση και τα αποτελέσματά της αναιρούνταν εύκολα, διευκολύνοντας ενδεχομένως την παρατεταμένη μελέτη βιολογικών διεργασιών σε ζωντανά ζώα, έγραψαν οι επιστήμονες.
Ωστόσο, οι Ou και Hong είπαν ότι η τρέχουσα προσέγγιση δεν μπορεί να καταστήσει διαφανή και τα οστά.
«Μέχρι στιγμής, δοκιμάσαμε μόνο μαλακούς ιστούς, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου, των μυών και του δέρματος. Δεν έχουμε κάνει πολλή έρευνα με σκληρούς ιστούς όπως τα οστά, οπότε δεν είμαι σίγουρος αν θα μπορούσαμε να κάνουμε το ποντίκι εντελώς αόρατο», είπε ο Ou.
«Ωστόσο, ένα μερικώς διαφανές ποντίκι θα επιτρέψει να απαντηθούν ερωτήματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη, την αναγέννηση, καθώς και την γήρανση».
{https://www.youtube.com/watch?v=Yp-kwQAcYyA&t=16s}
