Topo trasparente: la magia della scienza

Rendere visibile l'invisibile con un tocco di colorante giallo

Immagini in time-lapse dei vasi sanguigni nel cervello appena sotto il cranio di un topo sedato, rivelate senza alcuna chirurgia, incisioni o danni alle ossa o alla pelle del topo. Colorando reversibilmente i tessuti con FD & C Yellow 5 e utilizzando una tecnica chiamata imaging del contrasto a sparpagliamento laser, i ricercatori dell'Università di Stanford hanno osservato il flusso sanguigno all'interno di questo cervello vivente.

Noi di IFLScience abbiamo il privilegio di esplorare quotidianamente l’insolito, il bizzarro e il decisamente straordinario, a volte addirittura al di fuori di questo mondo. Tuttavia, talvolta ci capita di imbatterci in uno studio che ci lascia senza parole, se non un semplice Wow! È stato proprio così quando abbiamo scoperto che gli scienziati sono riusciti a rendere temporaneamente trasparente un topo vivente utilizzando del colorante alimentare.

La creazione di un topo invisibile potrebbe non sembrare una priorità scientifica urgente a prima vista – ci sono senz’altro malattie da curare e pandemie da prevenire, giusto? Tuttavia, i vantaggi di rendere la pelle trasparente alla luce visibile diventano evidenti se si considera che altrimenti l’unico modo per esplorare l’interno del corpo è tramite scansioni, che anche le migliori possono offrire solo una visione limitata, o attraverso interventi chirurgici.

Guardando al futuro, questa tecnologia potrebbe rendere le vene più visibili per prelievi di sangue, semplificare la rimozione dei tatuaggi con il laser, o assistere nella diagnosi precoce e nel trattamento dei tumori, come ha dichiarato il dottor Guosong Hong, professore assistente all’Università di Stanford coinvolto nel progetto.

Ma come hanno fatto gli scienziati? Sorprendentemente, il team ha utilizzato un ingrediente che potresti persino avere nella tua dispensa: il colorante alimentare giallo tartrazina. Combinandolo con concetti di ottica e fisica, hanno trovato il modo di applicare queste conoscenze a nuove sfide biomediche.

Il dottor Zihao Ou, primo autore dello studio, ha spiegato: “Abbiamo unito il colorante giallo, che assorbe principalmente la luce, in particolare la luce blu e ultravioletta, con la pelle, che agisce come mezzo di scattering. Singolarmente, entrambi bloccano la maggior parte della luce, ma insieme siamo riusciti a rendere trasparente la pelle del topo.”

La magia, o meglio la fisica, risiede nel modo in cui la tartrazina, disciolta in acqua, modifica il suo indice di rifrazione per coincidere con quello delle molecole lipidiche nei tessuti corporei. Massaggiando la soluzione sulla pelle, la dispersione della luce all’interno del tessuto diminuisce gradualmente, rendendo visibile ciò che si cela dietro.

Il team ha applicato la tartrazina sui cranii e sugli addominali dei topi, permettendo di visualizzare i vasi sanguigni del cervello e il funzionamento del sistema digerente attraverso la pelle, senza bisogno di bisturi o scanner. Eventuali eccessi di colorante possono essere semplicemente lavati via, mentre quello assorbito viene eliminato dall’organismo in circa 48 ore.

Fotografie che illustrano la differenza nella trasparenza del tessuto del petto di pollo dopo essere stato immerso in soluzioni di tartrazina con concentrazione crescente. Barre di scala: 1 cm.
Fotografie che illustrano la differenza nella trasparenza del tessuto del petto di pollo dopo essere stato immerso in soluzioni di tartrazina con concentrazione crescente. Barre di scala: 1 cm.
Guosong Hong/Università di Stanford

È essenziale che il colorante sia biocompatibile e sicuro per gli organismi viventi, oltre che economico ed efficiente. Tuttavia, è importante sottolineare che non è ancora stato testato sugli esseri umani, e poiché la nostra pelle è circa dieci volte più spessa di quella dei topi, ulteriori sperimentazioni saranno necessarie per adattare la tecnologia.

Se il team riuscirà nell’impresa, le prospettive sono entusiasmanti. Questa tecnologia potrebbe rivoluzionare le piattaforme diagnostico-mediche, rendendole più accessibili e meno costose, aprendo nuove frontiere nella ricerca ottica in biologia.

Chi avrebbe mai pensato che aggiungere del colorante giallo alla pelle potesse renderla trasparente? È pura magia, o forse fisica, ma per un po’ ancora possiamo scegliere di chiamarla magia. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.

Immagini in time-lapse dei vasi sanguigni nel cervello appena sotto il cranio di un topo sedato, rivelate senza alcuna chirurgia, incisioni o danni alle ossa o alla pelle del topo. Colorando reversibilmente i tessuti con FD & C Yellow 5 e utilizzando una tecnica chiamata imaging del contrasto a sparpagliamento laser, i ricercatori dell'Università di Stanford hanno osservato il flusso sanguigno all'interno di questo cervello vivente.
Immagini in time-lapse dei vasi sanguigni nel cervello appena sotto il cranio di un topo sedato, rivelate senza alcuna chirurgia, incisioni o danni alle ossa o alla pelle del topo.
Università di Stanford/Gail Rupert/NSF

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