Ερευνητές βλέπουν μέσα από το δέρμα τα ζωτικά όργανα!

Το να βλέπεις τι συμβαίνει μέσα σε ένα σώμα δεν είναι ποτέ εύκολο. Αν και τεχνολογίες όπως οι αξονικές τομογραφίες, οι ακτίνες Χ, οι μαγνητικές τομογραφίες και η μικροσκοπία μπορούν να δώσουν πληροφορίες, οι εικόνες σπάνια είναι απολύτως καθαρές και μπορεί να έχουν παρενέργειες όπως η έκθεση σε ακτινοβολία. Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσατε να εφαρμόσετε μια ουσία στο δέρμα, όπως μια ενυδατική κρέμα, και να την κάνετε διαφανή, χωρίς να βλάψετε τον ιστό;

Αυτό έκαναν οι επιστήμονες του Stanford χρησιμοποιώντας μια εγκεκριμένη από τον FDA χρωστική ουσία που συνήθως βρίσκεται στα τρόφιμα, μεταξύ πολλών άλλων μορίων που απορροφούν το φως και παρουσιάζουν παρόμοια αποτελέσματα. Η έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Science στις 5 Σεπτεμβρίου, περιγράφει λεπτομερώς πώς η τριβή ενός διαλύματος χρωστικής στο δέρμα ενός ποντικιού στο εργαστήριο επέτρεψε στους ερευνητές να δουν, με γυμνό μάτι, μέσα από το δέρμα τα εσωτερικά όργανα, χωρίς να κάνουν τομή. Και, εξίσου εύκολα όπως συνέβη η διαφάνεια, μπορούσε να αντιστραφεί.

«Μόλις ξεπλύναμε και μαλάξαμε το δέρμα με νερό, το αποτέλεσμα αντιστράφηκε μέσα σε λίγα λεπτά», δήλωσε ο Guosong Hong, επίκουρος καθηγητής επιστήμης και μηχανικής υλικών και κύριος συγγραφέας της εργασίας. «Είναι ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα».

Όταν τα φωτεινά κύματα προσπίπτουν στο δέρμα, ο ιστός τα διασκορπίζει, κάνοντάς το να φαίνεται αδιαφανές στο μάτι. Αυτό το φαινόμενο σκέδασης προκύπτει από τη διαφορά στους δείκτες διάθλασης των διαφόρων συστατικών του ιστού, όπως το νερό και τα λιπίδια. Το νερό έχει συνήθως πολύ χαμηλότερο δείκτη διάθλασης από τα λιπίδια στο ορατό φάσμα, με αποτέλεσμα το ορατό φως να σκεδάζεται καθώς διέρχεται μέσα από ιστό που περιέχει και τα δύο.

Για να ταιριάξουν τους δείκτες διάθλασης των διαφόρων συστατικών των ιστών, η ομάδα έκανε μαλάξεις με ένα διάλυμα κόκκινης ταρταζίνης -γνωστή και ως χρωστική τροφίμων FD&C Yellow 5- στην κοιλιά, το τριχωτό της κεφαλής και τα οπίσθια άκρα ενός ναρκωμένου ποντικιού. Το δέρμα πήρε κόκκινο χρώμα, υποδεικνύοντας ότι μεγάλο μέρος του μπλε φωτός είχε απορροφηθεί λόγω της παρουσίας αυτού του μορίου που απορροφά το φως. Αυτή η αύξηση της απορρόφησης μετέβαλε τον δείκτη διάθλασης του νερού σε διαφορετικό μήκος κύματος – στην προκειμένη περίπτωση, κόκκινο. Ως αποτέλεσμα της απορρόφησης της χρωστικής, ο δείκτης διάθλασης του νερού ταιριάζει με αυτόν των λιπιδίων στο κόκκινο φάσμα, οδηγώντας σε μειωμένη σκέδαση και κάνοντας το δέρμα να φαίνεται πιο διαφανές στο κόκκινο μήκος κύματος.

Η έρευνα αυτή αποτελεί μια νέα εφαρμογή εξισώσεων δεκαετιών που μπορούν να περιγράψουν τη σχέση μεταξύ απορρόφησης και δείκτη διάθλασης, οι οποίες ονομάζονται σχέσεις Kramers-Kronig. Εκτός από αυτή τη χρωστική τροφίμων, πολλά άλλα μόρια που απορροφούν το φως έχουν επιδείξει παρόμοια αποτελέσματα, επιβεβαιώνοντας έτσι τη δυνατότητα γενίκευσης της υποκείμενης Φυσικής που κρύβεται πίσω από αυτό το φαινόμενο.

Οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν, χωρίς ειδικό εξοπλισμό, τα λειτουργικά εσωτερικά όργανα, όπως το συκώτι, το λεπτό έντερο, το τυφλό έντερο και την ουροδόχο κύστη. Ήταν επίσης σε θέση να απεικονίσουν τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο και τις λεπτές δομές των μυϊκών ινών στα άκρα. Η καρδιά του ποντικιού που χτυπούσε και το ενεργό αναπνευστικό σύστημα έδειξαν ότι η διαφάνεια επιτεύχθηκε με επιτυχία σε ζωντανά ζώα. Επιπλέον, η βαφή δεν αλλοίωσε μόνιμα το δέρμα του υποκειμένου και η διαφάνεια εξαφανίστηκε μόλις η βαφή ξεπλύθηκε με νερό.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι πρόκειται για την πρώτη μη επεμβατική προσέγγιση για την επίτευξη ορατότητας των ζωντανών εσωτερικών οργάνων ενός ποντικιού.

Προς το παρόν, η μελέτη έχει διεξαχθεί μόνο σε ένα ζώο. Εάν η ίδια τεχνική μπορούσε να μεταφερθεί στον άνθρωπο, θα μπορούσε να προσφέρει μια σειρά από βιολογικά, διαγνωστικά, ακόμη και καλλυντικά οφέλη, δήλωσε ο Hong.

Για παράδειγμα, αντί για επεμβατικές βιοψίες, η εξέταση του μελανώματος θα μπορούσε να γίνει με απευθείας εξέταση του ιστού ενός ατόμου χωρίς να τον αφαιρέσει. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε ενδεχομένως επίσης να αντικαταστήσει ορισμένες ακτινογραφίες και αξονικές τομογραφίες και να κάνει τις αιμοληψίες λιγότερο επώδυνες, βοηθώντας τους νοσοκόμους να βρίσκουν εύκολα τις φλέβες. Θα μπορούσε επίσης να βελτιώσει υπηρεσίες όπως η αφαίρεση τατουάζ με λέιζερ, βοηθώντας στην εστίαση των ακτίνων λέιζερ ακριβώς εκεί όπου βρίσκεται η χρωστική ουσία κάτω από το δέρμα.

«Αυτό θα μπορούσε να έχει αντίκτυπο στην υγειονομική περίθαλψη και να αποτρέψει τους ανθρώπους από το να υποβάλλονται σε επεμβατικές εξετάσεις», δήλωσε ο Hong. «Αν μπορούσαμε απλώς να δούμε τι συμβαίνει κάτω από το δέρμα αντί να το κόβουμε ή να χρησιμοποιούμε ακτινοβολία για να έχουμε μια όχι και τόσο ξεκάθαρη εικόνα, θα μπορούσαμε να αλλάξουμε τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε το ανθρώπινο σώμα».

[via]