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 controlando como eles curvam a luz.
Mais de 100 anos depois, os cientistas descobriram uma versão real desta substância: um corante alimentar comumente usado pode tornar temporariamente a pele de um rato transparente, permitindo aos cientistas ver como funcionam os seus órgãos, de acordo com um novo estudo publicado quinta-feira. Segunda-feira (5) às Revista científica.
A descoberta poderá revolucionar a investigação biomédica e, se for testada com sucesso em humanos, terá amplas aplicações na medicina e na saúde, como tornar as veias mais visíveis para recolha de amostras de sangue.
Os pesquisadores tornaram transparente a pele do crânio e do abdômen de ratos vivos aplicando uma mistura de água e um corante amarelo chamado tartrazina. A pele dos ratos foi raspada antes da aplicação da solução e a lavagem do restante da solução reverteu o processo, o que não causou danos aos animais.
“Para aqueles que entendem a física fundamental por trás disso, faz sentido; mas se você não está familiarizado com o conceito, parece um truque de mágica”, disse Zihao Ou, autor principal do estudo e professor assistente de física na Universidade do Texas em Dallas, em comunicado.
Moléculas de corante que absorvem luz
A “mágica” utiliza conhecimentos da área de óptica. Moléculas de corante que absorvem luz aumentam a transmissão de luz através da pele, suprimindo a capacidade do tecido de espalhar brilho.
Quando misturado com água, o corante modifica o índice de refração – medida de como uma substância desvia a radiação – da parte aquosa do tecido, para melhor corresponder ao índice de proteínas e gorduras presentes na pele. O processo é semelhante à dissipação de uma nuvem de neblina.
“Combinamos o corante amarelo, que é uma molécula que absorve a maior parte da luz, especialmente azul e ultravioleta, com a pele, que é um meio de dispersão”, disse Ou, que liderou o estudo como pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Stanford, na Califórnia.
“Individualmente, essas duas coisas bloqueiam a maior parte da luz que passa por elas”, disse ele. “Mas quando os juntamos, conseguimos alcançar a transparência da pele do rato.” Depois que a tinta estiver completamente difundida na pele, ela se tornará transparente.
“Demora alguns minutos para que a transparência apareça”, disse Ou. “É semelhante ao funcionamento de um creme ou máscara facial: o tempo necessário depende da velocidade com que as moléculas se difundem na pele.”
A equipe fez experiências com peitos de frango antes de trabalhar com 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 ratos eram visíveis no abdômen, assim como as contrações musculares que movimentam os alimentos através do trato digestivo.
As áreas claras adquirem uma cor laranja, disse Ou, semelhante à do corante alimentar.
O corante usado na solução é comumente conhecido como FD&C Yellow #5, certificado para uso pela Food and Drug Administration (FDA) dos Estados Unidos. Esse corante sintético é frequentemente usado em salgadinhos laranja ou amarelo, coberturas de doces, sorvetes e produtos de panificação.
No entanto, um estudo de 2021 do Escritório de Avaliação de Perigos para a Saúde Ambiental da Califórnia relacionou o corante a dificuldades comportamentais e diminuição da atenção em crianças. Um projeto de lei estadual, se aprovado, proibiria o uso desse corante alimentar nas refeições servidas nas escolas públicas da Califórnia.
Ou destacou que é importante que o corante seja biocompatível — ou seja, seguro para os organismos vivos. “Além disso, é muito barato e eficiente; não precisamos de muito para fazê-lo funcionar”, disse ele.
Possíveis aplicações biomédicas para humanos
Os pesquisadores ainda não testaram o processo em humanos e não está claro qual dosagem ou método de aplicação seria necessário. A pele humana é cerca de dez vezes mais espessa que a de um rato, segundo pesquisadores.
“Olhando para o futuro, esta tecnologia poderá tornar as veias mais visíveis, tornando mais fácil a recolha de sangue ou a administração de fluidos por agulha – especialmente em pacientes idosos com veias difíceis de localizar”, disse o autor sénior Guosong Hong, professor assistente de ciências. de materiais em Stanford, via e-mail.
“Além disso, esta inovação poderia ajudar 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 simples.”
Christopher Rowlands, professor sênior do departamento de bioengenharia do Imperial College London, disse estar “chateado” por não ter tido a mesma visão que a equipe liderada por Stanford, que se baseou no princípio físico amplamente estudado e de longa data chamado Kramers. -Relações Kramer. Kronig: Quando um material absorve muita luz em uma cor, ele desvia mais luz em outras cores.
“É totalmente óbvio quando alguém aponta isso, mas ninguém pensou nisso há mais de 100 anos”, disse Rowlands, que não esteve envolvido no estudo, mas co-assinou um comentário publicado juntamente com a pesquisa.
Junto com Jon Gorecki, um físico óptico experimental da mesma instituição que também não esteve envolvido no estudo, Rowlands escreveu que esta abordagem oferece uma nova maneira de visualizar a estrutura e a atividade de tecidos e órgãos profundos em um animal vivo de forma segura, temporário e não invasivo.
“Simplesmente funciona. Você esfrega isso em um rato e pode ver o que ele comeu no café da manhã. É tão poderoso”, acrescentou Rowlands.
Rowlands e Gorecki explicaram que os métodos existentes para tornar os tecidos transparentes utilizam soluções que causam efeitos colaterais, como desidratação e inchaço, e podem alterar a estrutura do tecido. No entanto, a tartrazina foi utilizada em baixa concentração e os seus efeitos foram facilmente revertidos, o que pode facilitar o estudo a longo prazo dos processos biológicos em animais vivos, escreveram.
A dupla observou que a descoberta é um exemplo de vida que imita a arte, com a solução corante ecoando o soro imaginado em “O Homem Invisível”.
“O protagonista (na história) inventa um soro que torna as células de seu corpo transparentes, controlando com precisão o índice de refração para corresponder ao do meio circundante, o ar”, escreveram.
“Cento e vinte e sete anos depois… os corantes biocompatíveis tornam o tecido vivo transparente, ajustando o índice de refração do meio circundante para corresponder ao das células.”
No entanto, Ou e Hong disseram que um rato completamente invisível ainda é improvável: a abordagem atual não pode tornar os ossos transparentes.
“Até agora, testamos apenas tecidos moles, incluindo cérebro, músculos e pele. Não investigamos muito tecidos duros como ossos, então não tenho certeza se conseguiríamos tornar o rato completamente invisível”, disse Ou por e-mail.
“No entanto, um rato parcialmente transparente já permitirá inúmeras oportunidades de investigação para responder a questões sobre desenvolvimento, regeneração e envelhecimento.”
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