Corante alimentar amarelo pode tornar o tecido vivo transparente — pode melhorar o tratamento do câncer, a coleta de sangue e a remoção de tatuagens

Por que seu corpo não é transparente? Alguns animais, como águas-vivas, peixes-zebra e alguns sapos de vidro, têm corpos transparentes. Mas a maioria dos mamíferos, incluindo humanos, não são transparentes.

Embora a ideia de um corpo transparente possa parecer estranha ou até um pouco assustadora, ela pode ser realmente útil para os médicos. Se nossos corpos fossem transparentes, os médicos poderiam facilmente ver o interior para diagnosticar doenças em órgãos como o fígado, o baço e o cérebro. Eles não precisariam de procedimentos invasivos como biópsias ou máquinas caras como tomógrafos e ressonâncias magnéticas.

Sou um cientista de materiais, e minha equipe e eu trabalhamos em como novos materiais podem auxiliar a biomedicina. Meus colegas e eu nos perguntamos se é possível tornar o tecido vivo transparente temporariamente para auxiliar em tratamentos médicos e outros usos.

Descobrimos que, ao dissolver certas moléculas de corante, incluindo um corante alimentar comumente usado em lanches chamado FD&C Yellow 5, na água, podemos mudar a maneira como a luz viaja pela água. Usamos esse fenômeno para tornar o tecido orgânico — especificamente a pele fina de camundongos — transparente em nosso estudo, publicado em setembro de 2024 em Ciência.

Índices de refração

Nossos corpos, como os da maioria dos mamíferos, não são transparentes principalmente por causa de como a luz interage com nossos tecidos. Normalmente, a luz viaja em linha reta pelo ar. Mas quando a luz atinge o corpo humano, ela não vai muito longe antes que seu caminho seja espalhado. A luz salta em direções diferentes em vez de viajar diretamente. Se a luz passasse por nós sem se espalhar, nosso tecido seria transparente.

Essa dispersão acontece porque os tecidos humanos são feitos de muitos componentes diferentes, incluindo água, gorduras e proteínas. Cada um desses componentes desacelera a luz de forma diferente, uma propriedade conhecida como índice de refração.

Por exemplo, a água tem um índice de refração de cerca de 1,33, enquanto gorduras e proteínas têm um índice de refração mais alto de cerca de 1,45 no espectro visível. Então, a luz viaja mais lentamente em lipídios do que na água.

A chave para tornar o tecido vivo transparente seria reduzir as diferenças na forma como a luz se move através de diferentes partes do tecido — especificamente entre água, gorduras e proteínas.

Relações Kramers-Kronig

Um princípio da física conhecido como relações de Kramers-Kronig explica como se um material absorve mais luz de uma cor, como azul, essa absorção aumentada mudará como a luz de uma cor diferente, como vermelho, se move através dele. As relações de Kramers-Kronig dizem que as cores da luz não são independentes umas das outras, mas conectadas.

O FD&C Yellow 5 absorve fortemente a luz azul, o que produz sua cor característica laranja-para-vermelho quando dissolvido em água. Isso acontece porque a parte azul da luz é absorvida, deixando apenas a parte laranja-para-vermelho visível. Como resultado das relações de Kramers-Kronig, essa absorção de luz azul aumenta o índice de refração da água para a luz vermelha. O índice de refração da água aumenta de 1,33 e corresponde ao de gorduras e proteínas, em torno de 1,45.

Quando os índices de refração coincidem, a luz vermelha não se espalha mais tanto. Ela viaja na água da mesma forma que nas gorduras do tecido. Então, todo o tecido parece um material único e uniforme. Esse processo pode fazer o tecido parecer transparente, mesmo que ele seja normalmente opaco.

Tornando o tecido transparente

Minha equipe de pesquisa aplicou essa ideia em um experimento usando um phantom de dispersão, que é um material projetado para imitar a opacidade da pele humana. Conforme adicionamos mais corante FD&C Yellow 5 ao phantom, ele ficou mais vermelho-alaranjado, exatamente como esperávamos.

No entanto, algo mais aconteceu. Ele se tornou mais transparente à luz vermelha. Essa transparência aumentada nos permitiu ver o padrão de grade na mesa abaixo do fantasma.

Decidimos então testar essa ideia em um pedaço de peito de frango do mercado. A menos que seja fatiado muito fino, a carne de frango geralmente parece opaca.

Quando molhamos o peito de frango em uma solução contendo corante FD&C Amarelo 5, algo incrível aconteceu. Ele ficou mais transparente, permitindo que víssemos claramente uma placa de Stanford colocada embaixo.

Finalmente, usamos essa ideia para tornar a pele de um rato opticamente transparente. Aplicamos o corante FD&C Yellow 5 em diferentes partes do corpo do rato. Quando o adicionamos ao couro cabeludo do rato, pudemos ver os vasos sanguíneos em seu cérebro. Quando o adicionamos à barriga do rato, pudemos ver seu intestino. Quando o adicionamos aos membros do rato, pudemos ver suas fibras musculares.

Tudo o que esse experimento exigiu foi massagear suavemente uma solução de corante na pele do rato e um pouco de paciência.

Este processo não é invasivo porque não requer remoção de tecido ou cirurgia, e a pele retorna à sua opacidade normal assim que você enxagua a tinta com água. Embora seja uma técnica fascinante, aconselhamos fortemente que não tente fazer isso em você mesmo.

Embora o uso do Yellow 5 seja aprovado pelo FDA, algumas pessoas levantaram preocupações sobre seus potenciais riscos à saúde. Isso inclui reações alérgicas — particularmente em pessoas com asma — hiperatividade em crianças e possíveis ligações com câncer. Mas os pesquisadores precisarão conduzir mais testes para determinar se há algum perigo.

Usos futuros

Então, para que essa abordagem poderia ser usada? No momento, ela funciona melhor em camadas muito finas de pele, como a de um rato.

Infelizmente, a pele humana é muito mais grossa, então esse método ainda não está pronto para uso prático em pessoas. Além disso, a cor vermelha do corante significa que o equilíbrio de cores não está muito certo e a transparência não é perfeita em todo o espectro visível. O corante ainda bloqueia a luz azul.

Meus colegas e eu estamos trabalhando para melhorar essa técnica para torná-la mais eficaz para tecidos humanos. Também estamos tentando mudar a absorção do corante para o espectro ultravioleta, o que criaria um efeito de transparência mais equilibrado em todas as cores visíveis.

Olhando para o futuro, essa tecnologia pode um dia tornar as veias mais visíveis, facilitando a realização da punção venosa — o processo de coleta de sangue ou injeção de fluidos por meio de uma agulha — especialmente em pacientes idosos com veias difíceis de ver.

Também pode auxiliar na detecção precoce do câncer de pele, melhorar o fornecimento de luz aos tecidos profundos para terapias fotodinâmicas e fototérmicas e simplificar a remoção de tatuagens a laser.

Em terapias fotodinâmicas e fototérmicas, os médicos usam um laser para matar células cancerígenas e pré-cancerígenas. Mas a luz do laser penetra apenas até certo ponto no tecido, então essas terapias não são adequadas para órgãos mais profundos no corpo — ainda.

Todas essas aplicações poderiam se beneficiar de uma janela de transparência reversível e sob demanda no corpo.

Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.