Come rendere un topo trasparente con del colorante alimentare

Con l'impiego della tartrazina, ricercatori riescono a osservare fino a un centimetro sotto la pelle, senza interventi invasivi

Un misurino di tartrazina, il colorante giallo in grado di cambiare l’indice di rifrazione dell’acqua nei tessuti biologici. Crediti: University of Texas at Dallas

Monitorare l’interno di un animale a scopo di ricerca non è sempre facile. Fin quando si tratta di esemplari morti, si possono semplicemente tagliare pezzi di tessuto oppure usare particolari composti chimici per eliminare grassi e proteine, in modo da avere una visuale migliore.

Con animali viventi, invece, certe cose sono osservabili tramite scansioni corporee ed endoscopie, ma per i tessuti purtroppo è spesso necessario ricorrere a tagli.

Non sarebbe bello se fosse possibile rendere magicamente trasparente una cavia da laboratorio, in modo da poterne osservare il funzionamento interno senza farle del male? Beh, magia a parte, è proprio quello che sono riusciti a fare alcuni ricercatori, usando un semplice colorante alimentare.

Indice di rifrazione e profondità di visione

Immaginiamo dell’acqua minerale. Quando la luce vi passa attraverso, essa cambia continuamente direzione, ogni volta che passa dall’acqua a una bollicina e viceversa.

Questo perché acqua e gas hanno un diverso indice di rifrazione, un parametro che misura la velocità con cui la luce attraversa un materiale: il risultato di tale diversità è che la luce viene sparpagliata in tutte le direzioni e non riesce a penetrare il fluido con la stessa facilità di quando esso non contiene gas.

Il tessuto biologico si comporta in modo simile nei confronti della luce, essendo composto da elementi con indice di rifrazione diverso: parecchia acqua, ma anche altre molecole quali lipidi e proteine, che solitamente presentano un indice più alto.

Ed è così che al fisico Zihao Ou dell’Università del Texas (Dallas) e colleghi è venuta un’idea: provare in qualche modo ad equiparare i vari indici per evitare che la luce si sparpagli troppo, consentendo così una visione più profonda.

Un topo prima e dopo dell’”effetto tartrazina”. Crediti: Zihao Ou et al. 2024

La “magia” della tartrazina

L’ingrediente (è proprio il caso di dirlo) segreto? La tartrazina, anche nota come giallo tartrazina o E102, cioè un colorante alimentare. Al gruppo di Ou è bastato spalmarla sulla pelle di un topo perché essa diventasse praticamente trasparente, come si può vedere nella foto sopra.

Ciò avviene perché, quando la pelle assorbe il colorante, esso modifica l’indice di rifrazione dell’acqua contenuta, rendendolo più simile a quello di lipidi e altre molecole: di conseguenza, la luce si sparpaglia molto meno quando illumina la pelle.

Più nel dettaglio, la tartrazina assorbe molta luce nelle regioni dell’ultravioletto e del blu, il che può sembrare contrario allo scopo, ma ciò invece migliora la trasparenza ottica e aumenta l’indice di rifrazione nella vicina regione del rosso, senza per questo incrementarne l’assorbimento.

In questo modo, i ricercatori sono riusciti ad osservare la contrazione dei muscoli (tecnicamente detta peristalsi) mentre trasportavano cibo nell’apparato digerente, nonché l’interno dei vasi sanguigni presenti sulla superficie del cervello dell’animale.

Il tutto senza apparenti sofferenze da parte di quest’ultimo e con un effetto solo temporaneo: è bastato, infatti, semplicemente lavare via il colorante affinché la pelle tornasse alla sua normale opacità.

I limiti di una scoperta straordinaria

Immagino già ciò che starete pensando: a quando esperimenti anche sull’uomo? La risposta al momento è ancora ignota, ma in compenso si sa che la tartrazina ha funzionato anche su del petto di pollo, quindi in teoria non dovrebbero esserci problemi con la pelle umana.

D’altro canto, questa sostanza potrebbe rivelarsi tossica se usata in grandi quantità; inoltre, non si avrebbe comunque una visuale cristallina dell’interno di una persona: più che altro, la pelle risulterebbe più “vitrea” del normale.

Ciò non toglie che si tratti di una scoperta sensazionale: mentre prima si era in grado di vedere col microscopio fino al massimo ad un millimetro sotto la cute, ora invece si è balzati direttamente a un centimetro, cioè un incremento di dieci volte, senza per questo ricorrere a mezzi invasivi come sonde o, peggio, tagli.

Infine, le potenziali applicazioni sono ovviamente numerose: dalla diagnosi di malattie e problemi in generale, fino alla possibilità di osservare il funzionamento di singole cellule viventi, passando magari per un esame più approfondito del cervello in azione, con annessa mappatura delle funzioni delle sue varie parti.