No romance de ficção científica de HG Wells de 1897, “O Homem Invisível”, o protagonista inventa um soro que torna as células do seu corpo transparentes ao controlar como elas curvam a luz.
Mais de 100 anos depois, cientistas descobriram uma versão real da substância: um corante alimentício comumente usado pode tornar a pele de um rato temporariamente transparente, permitindo que os cientistas vejam seus órgãos funcionando, de acordo com um novo estudo publicado quinta-feira na revista Science.
A descoberta pode revolucionar a pesquisa biomédica e, se for testada com sucesso em humanos, terá amplas aplicações na medicina e na assistência médica, como tornar as veias mais visíveis para coleta de sangue.
Pesquisadores tornaram a pele dos crânios e barrigas de camundongos vivos transparente aplicando uma mistura de água e um corante alimentar amarelo chamado tartrazina. Lavar qualquer solução restante reverteu o processo, o que não prejudicou os animais. O pelo dos camundongos foi removido antes da aplicação da solução.
“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; mas se você não está familiarizado com isso, parece um truque de mágica”, disse o primeiro autor do estudo, Zihao Ou, professor assistente de física na Universidade do Texas em Dallas, em uma declaração.
Moléculas de corante absorventes de luz
A “mágica” usa insights do campo da óptica. Moléculas de corantes que absorvem luz aumentam a transmissão de luz através da pele suprimindo a capacidade do tecido de espalhar luz.
O corante, quando misturado com água, modifica o índice de refração — uma medida da maneira como uma substância curva a luz — da parte aquosa do tecido para melhor corresponder ao índice de proteínas e gorduras no tecido. O processo é semelhante a uma nuvem de neblina se dissipando.
“Combinamos o corante amarelo, que é uma molécula que absorve a maior parte da luz, especialmente a azul e a ultravioleta, com a pele, que é um meio de dispersão”, disse Ou, que conduziu o estudo como pesquisador de pós-doutorado na Universidade Stanford, na Califórnia.
“Individualmente, essas duas coisas bloqueiam a maior parte da luz de passar por elas”, ele disse. “Mas quando as colocamos juntas, conseguimos obter transparência na pele do rato.”
Depois que a tinta foi completamente difundida na pele, ela ficou transparente.
“Leva alguns minutos para que a transparência apareça”, disse Ou. “É semelhante à maneira como um creme ou máscara facial funciona: o tempo necessário depende da rapidez com que as moléculas se difundem na pele.”
A equipe fez experimentos com peitos de frango antes de realizar o trabalho em animais vivos.
Em camundongos, os pesquisadores conseguiram observar vasos sanguíneos diretamente na superfície do cérebro através da pele transparente do crânio. Os órgãos internos dos camundongos eram visíveis no abdômen, assim como as contrações musculares que movem os alimentos pelo trato digestivo.
As áreas transparentes assumem uma cor alaranjada, disse Ou, semelhante à do corante alimentício.
O corante usado na solução é comumente conhecido como FD&C Amarelo No. 5, certificado para uso pela Food and Drug Administration dos EUA. O corante sintético é frequentemente usado em salgadinhos de cor laranja ou amarela, cobertura de doces, sorvetes e assados. No entanto, um estudo de 2021 do California Office of Environmental Health Hazard Assessment relacionou a coloração com dificuldades comportamentais e diminuição da atenção entre crianças. Um projeto de lei estadual, se sancionado, proibiria o uso do corante alimentar em alimentos servidos em escolas públicas na Califórnia.
Ou disse que era importante que o corante fosse biocompatível — seguro para organismos vivos. “Além disso, é muito barato e eficiente; não precisamos de muito dele para funcionar”, disse ele.
Possíveis aplicações biomédicas para humanos
Os pesquisadores não testaram o processo em humanos, e não está claro qual dosagem de corante ou método de entrega seria necessário. A pele humana é cerca de 10 vezes mais espessa do que a de um rato, de acordo com os pesquisadores.
“Olhando para o futuro, essa tecnologia pode tornar as veias mais visíveis, facilitando… o procedimento de coleta de sangue ou administração de fluidos por meio de uma agulha — especialmente para pacientes idosos com veias difíceis de localizar”, disse o autor sênior Guosong Hong, professor assistente de ciência dos materiais de Stanford, por e-mail.
“Além disso, essa inovação pode auxiliar na detecção precoce do câncer de pele, melhorar a penetração da luz para tratamentos de tecidos profundos, como terapias fotodinâmicas e fototérmicas, e tornar a remoção de tatuagens a laser mais direta.”
Christopher Rowlands, professor sênior do departamento de bioengenharia do Imperial College London, disse que estava “se culpando” por não ter chegado à mesma conclusão da equipe liderada por Stanford, que se baseia no princípio da física amplamente estudado e de longa data chamado relações de Kramers-Kronig: quando um material absorve muita luz em uma cor, ele curvará mais a luz em outras cores.
“É flagrantemente óbvio quando alguém aponta isso, mas ninguém pensou nisso por mais de 100 anos”, disse Rowlands, que não estava envolvido no estudo, mas foi coautor de um comentário publicado junto com a pesquisa.
Junto com Jon Gorecki, um físico óptico experimental da mesma instituição que também não estava envolvido no estudo, Rowlands escreveu que a abordagem oferecia uma nova maneira de visualizar a estrutura e a atividade de tecidos e órgãos profundos em um animal vivo de maneira segura, temporária e não invasiva.
“Simplesmente funciona. Você esfrega em um mouse e pode ver o que ele comeu no café da manhã. É muito poderoso”, ele acrescentou.
Rowlands e Gorecki disseram que os métodos existentes para tornar o tecido transparente usam soluções que têm efeitos colaterais como desidratação e inchaço e podem alterar a estrutura do tecido. No entanto, a tartrazina foi usada em baixa concentração, e seus efeitos foram facilmente desfeitos, potencialmente facilitando o estudo prolongado de processos biológicos em animais vivos, eles escreveram.
A dupla observou que a descoberta foi um exemplo de vida imitando a arte, com a solução de corante ecoando o soro imaginado em “O Homem Invisível”.
“O protagonista (da história) inventa um soro que torna as células de seu corpo transparentes controlando precisamente seu índice de refração para corresponder ao do meio circundante, o ar”, escreveram eles.
“Cento e vinte e sete anos depois… corantes biocompatíveis tornam os tecidos vivos transparentes ao ajustar o índice de refração do meio circundante para corresponder ao das células.”
No entanto, Ou e Hong disseram que um rato totalmente invisível seria um exagero: a abordagem atual não pode tornar o osso transparente.
“Até agora, testamos apenas tecidos moles, incluindo cérebro, músculo e pele. Não fizemos muita investigação com tecidos duros, como ossos, então não tenho certeza se seríamos capazes de tornar o rato completamente invisível”, disse Ou por e-mail.
“No entanto, um (rato) parcialmente transparente já permitirá inúmeras oportunidades de pesquisa para responder a questões relacionadas ao desenvolvimento, regeneração e envelhecimento.”
