Por Jimena Zahn
En 1897, George Wells publicaba la novela “El hombre invisible”, en la que el protagonista vuelve transparente las células de su cuerpo haciendo que el índice de refracción de estas coincida con el medio circundante, el aire.
Ciento veintisiete años más tarde la realidad supera la ficción: Un estudio publicado recientemente en la revista Science afirma haber encontrado un tinte biocompatible que permite que los tejidos vivos sean transparentes al hacer coincidir el índice de refracción del medio con el de las células.
Su autor, Zihao Ou, profesor de física de la Universidad de Stanford, consiguió la transparencia óptica en animales vivos con la finalidad de mejorar la obtención de imágenes de los tejidos para el análisis y detección de distintas patologías y enfermedades.
La cuestión física del experimento
¿Cuál es entonces el fundamento de esta técnica?
Cuando un haz de luz pasa de un medio a otro distinto, como puede ser el agua y el aire, este rayo de luz sufre una desviación en la trayectoria, a lo que se conoce como refracción.
Esta desviación está producida porque la luz viaja de manera distinta entre los dos materiales, que tienen composición y densidad diferentes, y por tanto esto genera una distorsión en el paso de la luz a través de los dos componentes.
Un ejemplo práctico es poner una moneda en un vaso y llenarlo con agua y, si nos alejamos, veremos como la moneda parece cambiar su posición y su tamaño.
Esta ilusión óptica se debe a la refracción y, en otras palabras, a como el aire y el agua, al tener distinto índice de refracción, hace que la luz “entorpezca” su trayectoria y genere una imagen distorsionada.
Hipótesis del estudio
En la práctica, este grupo de investigación se enfoca en modificar los índices de refracción del cuerpo y sus tejidos puesto que al estar compuesto de materiales muy heterogéneos con distintos índices de refracción, la luz altera su rumbo y hace que los tejidos se vean de forma opaca y poco clara. Esto presenta un fuerte inconveniente cuando se quiere observar y detectar algún órgano o componente específico.
Para ello, el grupo de Zihao Ou propone una solución un tanto contraintuitiva: usar moléculas con una fuerte capacidad de absorción de luz para lograr la transparencia óptica.
Las moléculas colorantes, que son capaces de absorber la luz en el rango inferior del espectro visible por el ojo humano, es decir, ultravioleta (300-400 nm) y la región azul (400-500 nm), resultan eficaces para igualar los índices de refracción de los distintos elementos de cuerpo y volverlos transparentes.
“Algo muy creativo de este artículo es que, para lograr la transparencia, utilizan unas moléculas que absorben mucha luz y la bloquean. Pero solo en el rango azul. En el rojo, cambian el índice de refracción de otros materiales, como la piel, y los hacen transparentes”, explica Martín López, investigador del Instituto de Óptica del CSIC
El experimento en ratones
En este estudio, se utilizó una solución acuosa de una colorante alimentario común, la tartrazina, cuyos efectos hacen que la piel, los músculos y los tejidos conectivos se vuelvan transparentes de forma reversible en roedores vivos.
“Combinamos el colorante amarillo, que es una molécula que absorbe la mayor parte de la luz, con la piel, que es un medio de dispersión. Individualmente, estas dos cosas impiden que la mayor parte de la luz las atraviese, pero juntas, nos permitieron hacer transparente la piel del ratón”, resume Zihao Ou en un comunicado de su institución.
Al introducir en agua la tartrazina y combinarlo con los distintos tejidos, las moléculas se estructuraron de forma que los índices de refracción se igualaron, impidiendo la dispersión de la luz para conseguir la transparencia óptica.
Primero aplicaron este compuesto en el abdomen del ratón vivo, volviendo perfectamente visible a través de la piel, permitiendo la visualización de neuronas entéricas marcadas con proteínas fluorescentes, capturando los movimientos subyacentes que reflejaban la motilidad intestinal. Esto favorece la creación de mapas que evolucionan en el tiempo que representan distintos patrones de movimiento del intestino del ratón.
Además, este compuesto también se pudo suministrar de manera cutánea en la cabeza del ratón para visualizar los vasos sanguíneos y la parte trasera para obtener imágenes microscópicas de las fibras musculares.
Nuevas metas y conclusiones
Esta nueva técnica, aún en desarrollo, representa un hito tanto para la investigación como para sus aplicaciones médicas, ya que se trata de una forma de acceder al cuerpo sin necesidad de cirugías ni intervenciones invasivas.
También cuenta con la ventaja de poder experimentar en animales in vivo, sin necesidad de extirpaciones o de sacrificar al animal, lo que es una clara mejora a nivel ético.
Aunque existen algunas limitaciones, como la dispersión reducida en ciertos tejidos y la capacidad de penetración del compuesto, estas se convierten en objetivos a futuro para el perfeccionamiento de esta técnica que conlleva enormes mejoras para la ciencia y la investigación.
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