Topolino da laboratorio (Pixabay FOTO) - www.sciencecue.it
Scoperte rivoluzionarie nella trasparenza dei tessuti: come un semplice colorante alimentare sta cambiando la ricerca biologica.
Studiare i tessuti e gli organi in biologia è da sempre una sfida significativa, specialmente quando si desidera osservare strutture complesse su un organismo vivo. Le tecniche di imaging ottico tradizionali affrontano limitazioni notevoli dovute all’opacità dei tessuti biologici e alla dispersione della luce, che riduce la profondità di penetrazione delle immagini. Questa dispersione avviene a causa dei mismatch dell’indice di rifrazione tra le componenti dei tessuti, rendendo difficile ottenere immagini nitide e dettagliate. Tradizionalmente, le soluzioni per superare queste limitazioni includevano tecniche avanzate come la microscopia a due fotoni e l’imaging a fluorescenza, ma queste presentano problemi di penetrazione o risoluzione, e sono spesso inadeguate per studi su animali vivi.
Recentemente, i ricercatori hanno fatto un passo avanti significativo con un approccio innovativo che potrebbe rivoluzionare il campo. Si è scoperto che l’introduzione di molecole altamente assorbenti può migliorare la trasparenza ottica dei tessuti biologici. In particolare, una soluzione acquosa di tartrazina, un comune colorante alimentare, ha dimostrato di rendere temporaneamente trasparenti muscoli, pelle e tessuti connettivi di topi vivi. Questo processo si basa su una sorprendente proprietà fisica: l’assorbimento selettivo di luce nelle regioni dell’ultravioletto vicino e del blu da parte della tartrazina riduce l’interferenza e migliora la trasparenza nelle lunghezze d’onda più lunghe.
L’approccio innovativo che sfrutta la tartrazina si fonda su principi fisici avanzati. Secondo il modello dell’oscillatore di Lorentz, le molecole che assorbono fortemente nelle regioni dell’ultravioletto vicino e del blu possono effettivamente aumentare l’indice di rifrazione della soluzione acquosa nelle lunghezze d’onda più lunghe, come il rosso. Questo fenomeno si verifica perché l’assorbimento selettivo nella regione blu provoca un cambiamento nel comportamento ottico del tessuto, consentendo alla luce di attraversarlo con maggiore facilità. Le sperimentazioni condotte hanno confermato questa teoria. Utilizzando un idrogel di scattering, i ricercatori sono riusciti a trasformare l’addome di un topo in un mezzo trasparente. Questa trasparenza temporanea ha permesso una visualizzazione diretta degli organi e dei sistemi biologici interni. Per esempio, gli scienziati hanno osservato in tempo reale l’attività dei neuroni enterici, etichettati con proteine fluorescenti, e catturato l’attività di queste cellule nervose in prossimità dell’intestino e di altri organi.
Le implicazioni di questo approccio sono enormi per la biologia e la medicina. La capacità di osservare il cuore, i vasi sanguigni e altre strutture interne senza la necessità di interventi chirurgici rappresenta un progresso significativo. Sebbene la tecnica non sia ancora applicabile agli esseri umani, le prospettive future includono la possibilità di rivoluzionare la diagnosi e lo studio di numerose condizioni mediche. La trasparenza temporanea dei tessuti potrebbe migliorare notevolmente la nostra capacità di comprendere il funzionamento interno degli organismi viventi, aprendo nuove strade per la ricerca e la medicina.
Le sfide rimangono, come la riduzione della dispersione della luce e la necessità di un adeguato match dell’indice di rifrazione nei tessuti eterogenei. Tuttavia, l’uso di coloranti altamente assorbenti rappresenta una promettente direzione per future ricerche, e l’adozione di questi metodi potrebbe portare a nuovi strumenti di imaging in grado di fornire dettagli senza precedenti sulle strutture e le funzioni degli organi e dei tessuti biologici.