Penemuan Spektakuler Ilmuwan Sukses Bikin Tubuh Tikus Tembus Pandang Pakai Pewarna Makanan, Manusia Selanjutnya

Teknologi ini bisa membuat pembuluh darah terlihat saat pengambilan darah, menghilangkan tato muda dengan laser dan mendeteksi dini serta pengobatan kanker.

Para ilmuwan berhasil membuat kulit tikus menjadi transparan dengan menggunakan pewarna makanan. Hal ini membuka pintu bagi peneliti untuk melihat ke dalam tubuh tanpa melakukan operasi atau pembedahan.

Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan menggunakan teknik tersebut untuk memvisualisasikan jaringan organ tubuh tikus hidup di bawah mikroskop. Mereka menggunakan pewarna yang aman untuk makanan, yang biasa digunakan dalam makanan ringan, dan beberapa prinsip fisika dasar untuk membuat tikus terlihat transparan.

Jaringan biologis penuh dengan berbagai hal, mulai dari protein, lemak dan cairan. Setiap zat memiliki kemampuan yang berbeda untuk membelokkan atau membiaskan cahaya yang mengenainya. Sifat ini disebut indeks bias suatu bahan.

Jika partikel cahaya mengenai batas antara dua material dengan indeks bias yang berbeda, partikel tersebut dipaksa untuk mengubah arah, atau menyebar. Sementara cahaya dapat dengan mudah melewati material transparan — seperti segelas air — material buram menghalangi cahaya, membuatnya memantul ke banyak arah.

"Cahaya itu kemudian memantul ke bola mata Anda saat Anda melihat material tersebut, dan dengan demikian, otak mengartikan cahaya yang tersebar itu berasal dari objek buram. Itulah sebabnya Anda biasanya tidak dapat melihat menembus tubuh seseorang," demikian dikutip dari Live Science, Jumat (6/9/2024).

Namun kini, para ilmuwan telah menemukan trik sederhana untuk mengubah transparansi kulit. Para ilmuwan menggunakan pewarna makanan pekat yang sangat baik dalam menyerap cahaya, melarutkannya dalam air, lalu mengoleskan larutan itu ke kulit, yang menyeimbangkan indeks bias zat dalam jaringan itu, sehingga membuatnya tembus cahaya sementara.

Para peneliti menjabarkan pendekatan ini dalam sebuah studi baru, yang diterbitkan pada Kamis (5/9/2024) di jurnal Science. Mereka menguji teknik tersebut pada hewan pengerat menggunakan zat pewarna yang telah disertifikasi oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan AS yang disebut tartrazina , yang juga dikenal sebagai FD&C Yellow No. 5.

Pewarna kuning-oranye ini sering ditambahkan ke makanan seperti makanan penutup dan permen, serta berbagai minuman, obat-obatan, dan kosmetik.

Setelah percobaan awal menunjukkan bahwa tartrazina dapat membuat irisan dada ayam menjadi transparan, tim beralih ke tikus percobaan. Mereka mengoleskan larutan tartrazina ke kulit kepala hewan pengerat tersebut dan kemudian mengamati hewan tersebut di bawah mikroskop.

"Butuh beberapa menit agar transparansinya muncul," kata penulis utama studi Zihao Ou , asisten profesor fisika di Universitas Texas di Dallas, dalam sebuah pernyataan.

"Ini mirip dengan cara kerja krim wajah atau masker: Waktu yang dibutuhkan tergantung pada seberapa cepat molekul berdifusi ke dalam kulit," lanjutnya.

Setelah larutan meresap, para peneliti dapat melihat pembuluh darah mengalir di permukaan tengkorak tikus pada resolusi tingkat mikrometer (0,001 milimeter). Dalam percobaan terpisah, mereka mengoleskan larutan tartrazina ke perut tikus.

Dalam beberapa menit, mereka dapat dengan jelas mengidentifikasi organ-organ seperti hati, usus halus, dan kandung kemih. Mereka bahkan dapat melihat otot-otot di dalam usus berkontraksi, serta gerakan halus perut yang disebabkan oleh pernapasan dan detak jantung.

Kejernihan dapat dibalikkan dengan membilas kulit tikus dengan air, sehingga larutan pewarna makanan terbuang. Kelebihan tartrazina yang terserap ke dalam tubuh dikeluarkan melalui urin tikus dalam waktu 48 jam setelah aplikasi.

Menurut para peneliti dalam penelitian tersebut, perawatan tersebut menimbulkan "peradangan minimal" dalam jangka pendek. Namun tampaknya tidak memiliki efek jangka panjang pada kesehatan hewan, seperti yang diukur dari perubahan berat badan dan hasil tes darah.

"Pendekatan ini menawarkan cara baru untuk memvisualisasikan struktur dan aktivitas jaringan dan organ dalam tubuh [dalam tubuh makhluk hidup] dengan cara yang aman, sementara, dan noninvasif," tulis Christopher Rowlands dan Jon Gorecki di Imperial College London, dalam komentarnya tentang studi baru tersebut.

Rowlands adalah seorang bioengineer dan Gorecki adalah seorang fisikawan. Meski ikut berkomentar, keduanya tidak terlibat dalam penelitian baru tersebut.

Teknik baru ini belum diuji pada manusia. Kulit manusia diketahui memiliki ketebalan empat kali lebih tebal daripada kulit tikus.

Hal itu tentu akan membuat tartrazina lebih sulit diserap ke lapisan terdalam manusia. Namun, jika penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa pewarna tersebut berfungsi pada manusia dan aman, pewarna tersebut dapat menjadi alat medis yang berguna.

"Ke depannya, teknologi ini bisa membuat pembuluh darah lebih terlihat saat pengambilan darah, membuat penghilangan tato dengan laser lebih mudah, atau membantu deteksi dini dan pengobatan kanker," kata salah satu penulis studi Guosong Hong, asisten profesor ilmu material dan teknik di Universitas Stanford.