Una nueva técnica vuelve la piel invisible y solo usan tinte alimentario

En términos muy sencillos, vemos los objetos debido a que la luz rebota en ellos. Como un espejo que nos devuelve una imagen. Y luego llegan los colores con los que los vemos. Esto depende directamente del color de la luz con que se iluminen. Si iluminamos un objeto con luz blanca, veremos el color que más refleja, mientras que, si lo vemos negro, es porque ha absorbido todos los colores. Y, si es verde, absorberá todos los colores… excepto el verde. Como un espejo que se traga todo, menos ese color específico.

Pero no es tan sencillo. La dispersión es la razón por la que no podemos ver a través de nuestro cuerpo: las grasas, los fluidos dentro de las células, las proteínas y otros materiales tienen cada uno un índice de refracción diferente, una propiedad que dicta en qué medida se doblará una onda de luz entrante, como muchos espejos superpuestos que absorben la luz en distintos “grados”.

Comprender cómo se refracta la luz, por lo tanto, resulta clave para buscar un material invisible, uno que permita que la luz pase a través de ellos sin devolvernos el “espejo”. Gracias a ello, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford ha desarrollado una nueva forma de ver los órganos dentro de un cuerpo haciendo que los tejidos superpuestos sean transparentes a la luz visible.

El proceso, publicado en la revista Science, se basa en la aplicación tópica de un tinte apto para alimentos y fue reversible en pruebas con sujetos animales y, en última instancia, puede aplicarse a una amplia gama de diagnósticos médicos, desde la localización de lesiones hasta el control de trastornos digestivos o la identificación de cánceres.

“De cara al futuro – explica Guosong Hong, líder del estudio - esta tecnología podría hacer que las venas sean más visibles para la extracción de sangre, facilitar la eliminación de tatuajes con láser o ayudar en la detección temprana y el tratamiento de cánceres. Por ejemplo, ciertas terapias utilizan láseres para eliminar células cancerosas y precancerosas, pero se limitan a áreas cercanas a la superficie de la piel. Esta técnica podría mejorar la penetración de la luz”.

Para dominar la nueva técnica, los investigadores desarrollaron una forma de predecir cómo interactúa la luz con los tejidos biológicos teñidos. El equipo de Hong se dio cuenta de que si querían hacer que el material biológico (piel, venas, músculos, etc.) fuera transparente, tenían que encontrar una forma de hacer coincidir los diferentes índices de refracción para que la luz pudiera viajar a través de ellos sin barreras.

Basándose en conocimientos fundamentales del campo de la óptica, los investigadores se dieron cuenta de que los tintes que son los más eficaces para absorber la luz también pueden ser muy eficaces para dirigir la luz de manera uniforme a través de una amplia gama de índices de refracción.

Un tinte que los investigadores predijeron que sería particularmente eficaz fue la tartrazina, el colorante alimentario más comúnmente conocido como FD & C Yellow 5 (se utiliza en bebidas cola, postres, salsas a base de mostaza o patatas fritas). Cuando se disuelve en agua y se absorbe en los tejidos, las moléculas de tartrazina están perfectamente estructuradas para coincidir con los índices de refracción y evitar que la luz se disperse, lo que da como resultado la transparencia.

Los investigadores primero probaron sus predicciones con rodajas finas de pechuga de pollo. A medida que aumentaban las concentraciones de tartrazina, el índice de refracción del líquido dentro de las células musculares aumentaba hasta que coincidía con el índice de refracción de las proteínas musculares: la rodaja se volvió transparente.

Luego frotaron suavemente una solución temporal de tartrazina en ratones. Primero, aplicaron la solución en el cuero cabelludo, volviendo la piel transparente para revelar los vasos sanguíneos que cruzan el cerebro. A continuación, aplicaron la solución en el abdomen, que se desvaneció en cuestión de minutos para mostrar contracciones del intestino y movimientos provocados por los latidos del corazón y la respiración.

La técnica mostró características a escala de micrones e incluso mejoró las observaciones microscópicas. Cuando se enjuagó el tinte, los tejidos recuperaron rápidamente su tono normal. La tartrazina no pareció tener efectos a largo plazo y cualquier exceso se excretó en los desechos en 48 horas.

Los investigadores sospechan que la inyección del tinte debería conducir a visiones aún más profundas dentro de los organismos, con implicaciones tanto para la biología como para la medicina.

Con métodos basados ​​en la física fundamental, los investigadores esperan que su enfoque lance un nuevo campo de estudio que combine tintes con tejidos biológicos basándose en propiedades ópticas, lo que potencialmente conducirá a una amplia gama de aplicaciones médicas.

“Como experto en óptica, me sorprende lo mucho que han conseguido explotar con este estudio - concluye Adam Wax, director del programa de la National Science Foundation, que ha apoyado el trabajo de Hong -. Todos los estudiantes de óptica saben sobre refracción, pero este equipo ha utilizado las ecuaciones para averiguar cómo un tinte muy absorbente puede hacer que la piel sea transparente. Gracias a ello se ha dado un paso adelante en una nueva dirección audaz, un gran ejemplo de cómo se puede utilizar el conocimiento fundamental de la óptica para crear nuevas tecnologías, incluso en biomedicina".