2024-09-08 22:25:56
Illustration de tissus cutanés rendus transparents après saturation avec un colorant alimentaire – via SWNS
Une nouvelle technique révolutionnaire utilise un colorant alimentaire pour ouvrir une « fenêtre » sur le corps en rendant la peau transparente.
En appliquant un mélange d’eau et d’un colorant alimentaire jaune courant appelé tartrazine, les chercheurs ont rendu transparente la peau du crâne et de l’abdomen de souris vivantes.
La technique révolutionnaire, décrite dans la revue Scienceoffre aux médecins une nouvelle façon de voir les organes d’un corps en rendant les tissus sus-jacents transparents à la lumière visible.
Également connue sous le nom de colorant jaune n° 5, la technique doit être testée sur des humains, car certains colorants alimentaires ont des effets secondaires négatifs.
Mais le processus s’est avéré réversible lors de tests sur des animaux, et les scientifiques affirment qu’il pourrait à terme s’appliquer à plusieurs utilisations médicales, de la localisation des blessures à la surveillance des troubles digestifs et à l’identification des cancers.
« À l’avenir, cette technologie pourrait rendre les veines plus visibles pour le prélèvement sanguin, simplifier l’élimination des tatouages au laser ou aider à la détection et au traitement précoces des cancers », a déclaré le Dr Guosong Hong, de l’Université de Stanford, qui a contribué à diriger les travaux.
« Par exemple, certaines thérapies utilisent des lasers pour éliminer les cellules cancéreuses et précancéreuses, mais se limitent aux zones proches de la surface de la peau. Cette technique pourrait améliorer la pénétration de la lumière. »
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Les chercheurs ont développé une méthode permettant de prédire l’interaction de la lumière avec les tissus biologiques colorés. Ces prédictions ont nécessité une compréhension approfondie de la diffusion de la lumière, ainsi que du processus de réfraction, lorsque la lumière change de vitesse et se courbe lorsqu’elle passe d’un matériau à un autre.
L’équipe a expliqué que la diffusion est la raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir à travers notre corps. Les graisses, les fluides à l’intérieur des cellules, les protéines et d’autres matériaux ont chacun un indice de réfraction différent, une propriété qui détermine dans quelle mesure une onde lumineuse entrante se courbera.
Dans la plupart des tissus, ces matériaux sont étroitement compactés, de sorte que les différents indices de réfraction provoquent la dispersion de la lumière lorsqu’elle passe à travers. C’est cet effet de dispersion que nos yeux interprètent comme opaque et acolore.
Les chercheurs ont réalisé que s’ils voulaient rendre le matériel biologique transparent, ils devaient trouver un moyen de faire correspondre les différents indices de réfraction afin que la lumière puisse circuler sans entrave.
S’appuyant sur des connaissances fondamentales issues du domaine de l’optique, les chercheurs ont réalisé que les colorants les plus efficaces pour absorber la lumière peuvent également être « très efficaces » pour diriger la lumière de manière uniforme, à travers une large gamme d’indices de réfraction.
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Les chercheurs ont estimé que la tartrazine était un colorant particulièrement efficace. Une fois dissoutes dans l’eau et absorbées par les tissus, les molécules de tartrazine se sont révélées parfaitement structurées pour correspondre aux indices de réfraction et empêcher la diffusion de la lumière, ce qui a donné naissance à la transparence.
L’équipe de recherche a d’abord testé la technique sur de fines tranches de poitrine de poulet. À mesure que les concentrations de tartrazine augmentaient, l’indice de réfraction du liquide dans les cellules musculaires augmentait jusqu’à correspondre à l’indice de réfraction des protéines musculaires, et la tranche devenait transparente.
Les chercheurs ont ensuite frotté doucement une solution temporaire de tartrazine sur les souris.
Tout d’abord, ils ont appliqué la solution sur le cuir chevelu, rendant la peau transparente pour révéler les vaisseaux sanguins qui traversent le cerveau.
Ils ont ensuite appliqué la solution sur l’abdomen, qui s’est estompée en quelques minutes pour montrer des contractions de l’intestin et des mouvements provoqués par les battements du cœur et la respiration.
Une fois le colorant rincé, les tissus sont rapidement revenus à la normale. La tartrazine ne semble pas avoir d’effets à long terme et tout excès a été éliminé dans les déchets dans les 48 heures.
Les chercheurs soupçonnent que l’injection du colorant devrait permettre d’obtenir des observations encore plus approfondies au sein des organismes, avec des implications à la fois pour la biologie et la médecine.
« Nous avons combiné le colorant jaune, qui est une molécule qui absorbe la plupart de la lumière, en particulier la lumière bleue et ultraviolette, avec la peau, qui est un milieu de diffusion », a déclaré l’auteur principal de l’étude, le Dr Zihao OuProfesseur adjoint de physique à l’Université du Texas, Dallas.
« Individuellement, ces deux éléments bloquent la plupart des rayons du soleil. Mais en les combinant, nous avons pu obtenir la transparence de la peau de la souris. »
« Pour ceux qui comprennent la physique fondamentale derrière cela, cela a du sens ; mais si vous n’êtes pas familier avec cela, cela ressemble à un tour de magie.
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« De plus, c’est très peu coûteux et efficace ; nous n’en avons pas besoin de beaucoup pour fonctionner. »
Les chercheurs n’ont pas encore testé le procédé sur des humains, dont la peau est environ dix fois plus épaisse que celle d’une souris. Ils ne savent pas quelle quantité de produit il faudrait pour pénétrer toute l’épaisseur.
La médecine humaine comprend aujourd’hui la technologie des ultrasons pour regarder plus en profondeur à l’intérieur du corps vivant, mais son coût la rend inaccessible à un large public, alors qu’une méthode basée sur un colorant alimentaire ne le serait pas.
« Notre groupe de recherche est principalement composé d’universitaires. L’une des premières choses auxquelles nous avons pensé lorsque nous avons vu les résultats de nos expériences était donc la manière dont cela pourrait améliorer la recherche biomédicale.
« Les équipements optiques, comme le microscope, ne sont pas directement utilisés pour étudier les humains ou les animaux vivants, car la lumière ne peut pas traverser les tissus vivants.
« Maintenant que nous pouvons rendre les tissus transparents, nous pourrons observer des dynamiques plus détaillées. Cela révolutionnera complètement la recherche optique en biologie. »
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