Peneliti di Universitas Stanford telah mengembangkan teknik inovatif untuk membuat kulit dan jaringan lain transparan menggunakan pewarna sederhana yang aman untuk makanan.

Metode baru ini, yang membuat jaringan tembus pandang untuk sementara, dapat merevolusi cara dokter melihat dan mendiagnosis masalah internal seperti cedera, kanker, dan gangguan pencernaan.

Penelitian yang dipimpin oleh asisten profesor Universitas Stanford Guosong Hong dan dipublikasikan di Science, menggunakan FD & C Yellow 5 (juga dikenal sebagai tartrazina), pewarna makanan umum, untuk mencapai efek transparansi ini.

Ketika dioleskan ke kulit, pewarna tersebut memungkinkan cahaya tampak melewati jaringan yang biasanya menghalanginya, sehingga memberikan pandangan yang lebih jelas tentang organ-organ di bawahnya.

Teknik yang menarik ini dapat menghasilkan diagnostik medis yang lebih baik, termasuk pengambilan darah yang lebih mudah, deteksi kanker yang lebih baik, dan perawatan berbasis laser yang lebih tepat.

Proses ini bekerja dengan memecahkan masalah umum: kulit dan jaringan lain kita tampak buram karena menyebarkan cahaya.

Penghamburan ini terjadi ketika cahaya bertemu dengan lemak, protein, dan cairan dalam tubuh kita, yang masing-masing memiliki indeks bias yang berbeda.

Indeks bias menentukan seberapa banyak cahaya yang dibelokkan saat bergerak melalui suatu material.

Karena material tubuh padat dan memiliki indeks bias yang bervariasi, cahaya akan tersebar, sehingga menyulitkan kita untuk melihat melalui jaringan.

Para peneliti Stanford menyadari bahwa dengan mencocokkan indeks bias jaringan yang berbeda, mereka dapat mengurangi hamburan dan memungkinkan cahaya untuk bergerak langsung.

Mereka menemukan bahwa tartrazina, pewarna yang aman untuk makanan, dapat menyerap ke dalam jaringan dan menyelaraskan indeks bias, sehingga jaringan menjadi transparan.

Tim pertama kali mengujinya pada irisan tipis dada ayam. Saat lebih banyak pewarna diserap, jaringan menjadi sepenuhnya transparan.

Mereka kemudian mengoleskan pewarna tersebut ke tikus hidup, menggosokkan larutan tartrazina pada kulit kepala untuk memperlihatkan pembuluh darah di otak, dan pada perut untuk memperlihatkan gerakan usus dan detak jantung.

Dalam kedua kasus, jaringan menjadi transparan, sehingga memungkinkan pandangan yang jelas terhadap organ-organ di bawahnya.

Bagian terbaiknya? Prosesnya sepenuhnya dapat dibalik.

Setelah pewarna dicuci, jaringan dengan cepat kembali ke keadaan normalnya.

Para peneliti tidak menemukan efek jangka panjang, dan sisa pewarna dikeluarkan dari tubuh dalam waktu 48 jam. Ini berarti teknik ini aman untuk digunakan pada manusia di masa mendatang.

Guosong Hong melihat teknologi ini diterapkan dalam berbagai bidang medis.

"Teknik ini dapat membuat pembuluh darah lebih mudah terlihat saat pengambilan darah, menyederhanakan penghilangan tato dengan laser, dan bahkan membantu deteksi dini kanker," kata Hong.

Saat ini, beberapa perawatan laser terbatas pada area yang dekat dengan permukaan kulit karena cahaya tidak dapat menembus lebih dalam.

Metode baru ini dapat meningkatkan penetrasi cahaya, sehingga laser dapat merawat jaringan yang lebih dalam.

Para peneliti percaya bahwa dengan menyuntikkan pewarna ke dalam tubuh, mereka dapat memperoleh pandangan yang lebih dalam, yang berpotensi membantu dokter mendiagnosis dan memantau kondisi tanpa operasi invasif.

Proyek ini dimulai sebagai eksplorasi tentang bagaimana cahaya berinteraksi dengan jaringan, tetapi dengan cepat berkembang menjadi kolaborasi yang lebih besar, yang melibatkan 21 peneliti.

Menggunakan ellipsometer, alat yang biasanya digunakan dalam manufaktur semikonduktor, mereka mengukur bagaimana pewarna yang berbeda memengaruhi perilaku cahaya.

Peneliti pascadoktoral Zihao Ou, yang memimpin penelitian ini, menguji berbagai pewarna kuat untuk menemukan pewarna yang ideal, dengan tartrazin muncul sebagai yang paling efektif.

Terobosan dalam teknologi transparansi ini dapat membuka bidang studi baru, tempat para ilmuwan mencocokkan pewarna tertentu dengan jaringan yang berbeda untuk menciptakan alat pencitraan medis yang lebih baik.

Penelitian ini didukung oleh berbagai organisasi, termasuk

U.S. National Science Foundation (NSF), National Institutes of Health, and the U.S. Air Force Office of Scientific Research.

Hong memuji NSF karena memainkan peran kunci dalam keberhasilan proyek, menyediakan dana penting selama pandemi, yang memungkinkan tim untuk terus mengeksplorasi teknologi baru ini.

Penemuan ini menandai langkah maju yang besar dalam diagnostik medis non-invasif, menyediakan jendela baru ke dalam tubuh yang dapat mengarah pada perawatan dan hasil yang lebih baik bagi pasien.