Questa strategia in prospettiva potrebbe essere applicata a un’ampia gamma di diagnosi mediche, dalla localizzazione di lesioni al monitoraggio di disturbi digestivi fino all’identificazione di tumori. Per esempio, “guardando al futuro, la tecnologia potrebbe rendere le vene più visibili per il prelievo di sangue, o rendere più semplice la rimozione dei tatuaggi tramite laser, o ancora assistere nella diagnosi precoce e nel trattamento dei tumori”, elenca Guosong Hong, professore associato di scienza e ingegneria dei materiali alla Stanford University, beneficiario della borsa di studio Career della National Science Foundation statunitense che ha contribuito a guidare questo lavoro. Altre applicazioni possibili? “Ad esempio, alcune terapie utilizzano i laser per eliminare le cellule cancerose e precancerose, ma sono limitate alle aree vicine alla superficie della pelle. Questa tecnica potrebbe essere in grado di migliorare la penetrazione della luce”, continua l’esperto.

Come è riuscito il team a rendere la pelle ‘invisibile’? I ricercatori hanno sviluppato un modo per prevedere il modo in cui la luce interagisce con i tessuti biologici colorati. La dispersione è la ragione per cui non possiamo vedere attraverso il nostro corpo: i grassi, i fluidi nelle cellule, le proteine ​​e altri materiali hanno ciascuno un diverso indice di rifrazione, una proprietà che determina il grado di deviazione di un’onda luminosa in arrivo. Gli scienziati coinvolti nello studio si sono resi conto che se volevano rendere trasparente il materiale biologico, dovevano trovare un modo per far coincidere i diversi indici di rifrazione, in modo che la luce potesse attraversarlo senza ostacoli. Un colorante che avevano previsto sarebbe stato particolarmente efficace era la tartrazina, colorante alimentare: quando disciolte in acqua e assorbite nei tessuti, le sue molecole sono perfettamente strutturate per corrispondere agli indici di rifrazione e impedire la dispersione della luce, con conseguente trasparenza. Il primo ‘test’ i ricercatori lo hanno fatto su “sottili fette di petto di pollo”. Risultato? Con l’aumentare delle concentrazioni di tartrazina, la fetta è diventata trasparente.

Poi, i ricercatori hanno strofinato delicatamente una soluzione temporanea di tartrazina sui topi. Per prima cosa, hanno applicato la soluzione sulla testa, rendendo la pelle trasparente per rivelare i vasi sanguigni che si intersecano nel cervello. Poi, hanno applicato la soluzione sull’addome: ‘svanito’ nel giro di pochi minuti, per mostrare contrazioni dell’intestino e movimenti causati da battiti cardiaci e respirazione. La tecnica ha persino migliorato le osservazioni al microscopio, continuano a spiegare gli autori del lavoro. Il processo è reversibile, hanno infine dimostrato: quando il colorante è stato risciacquato via, i tessuti sono rapidamente tornati alla normale opacità. La tartrazina non sembrava avere effetti a lungo termine e qualsiasi eccesso è stato escreto entro 48 ore. L’ipotesi degli esperti è che l’iniezione del colorante possa portare a visioni ancora più approfondite all’interno degli organismi, “con implicazioni sia per la biologia che per la medicina”.

Il ricercatore Nick Rommelfanger, che lavorava con una borsa di ricerca Nsf Graduate Research Fellowship, è stato uno dei primi a rendersi conto che le stesse modifiche che rendono i materiali trasparenti alle microonde potevano essere adattate per influire sullo spettro visibile, con potenziali applicazioni in medicina. Passando dalla teoria alla sperimentazione, il collega Zihao Ou, autore principale dello studio, ha ordinato una serie di coloranti potenti e ha iniziato il processo di valutazione meticolosa di ciascuno di essi per verificarne le proprietà ottiche ideali.

Alla fine, il team è cresciuto fino a comprendere 21 studenti, collaboratori e consulenti, coinvolgendo diversi sistemi analitici. A rivelarsi fondamentale per le scoperte del gruppo è stato uno strumento vecchio di decenni, un ellissometro. In una possibile ‘prima volta’ per la medicina, i ricercatori hanno capito che era perfetto per prevedere le proprietà ottiche dei loro coloranti target. I ricercatori sperano che il loro approccio possa dare il via a un nuovo campo di studi che abbina i coloranti ai tessuti biologici in base alle proprietà ottiche, aprendo potenzialmente la strada a un’ampia gamma di applicazioni mediche. Gli esperti con cautela precisano ovviamente che la tecnica descritta non è stata ancora testata sugli esseri umani e che i coloranti possono essere nocivi e non vanno usati in modo improprio.