Wow Pewarna Makanan Ini Buat Kulit Tikus Jadi Transparan

MASIH ingat novel fiksi ilmiah H.G. Wells "The Invisible Man" tahun 1897? Di mana protagonisnya menciptakan serum yang membuat sel-sel di tubuhnya menjadi transparan dengan mengendalikan cara mereka membengkokkan cahaya.

Lebih dari 100 tahun kemudian, para ilmuwan menemukan versi nyata dari zat tersebut. Pewarna makanan yang umum digunakan dapat membuat kulit tikus sementara menjadi transparan, memungkinkan ilmuwan melihat fungsi organ-organ di dalamnya, menurut studi baru yang diterbitkan di jurnal Science.

Penemuan ini bisa merevolusi penelitian biomedis. Jika berhasil diuji pada manusia, memiliki aplikasi luas dalam medis dan perawatan kesehatan, seperti membuat pembuluh darah lebih terlihat untuk pengambilan darah.

Baca juga : Penjelasan Baru Terbentuknya Nugget Emas Besar Menggunakan Efek Piezoelektrik

Peneliti membuat kulit di tengkorak dan perut tikus hidup menjadi transparan dengan mengaplikasikan campuran air dan pewarna makanan kuning yang disebut tartrazine. Mencuci larutan yang tersisa membalikkan proses tersebut tanpa membahayakan hewan. Bulu tikus dicukur sebelum aplikasi larutan.

"Untuk mereka yang memahami fisika dasar di balik ini, itu masuk akal; tetapi jika Anda tidak familiar, ini terlihat seperti trik sulap," kata penulis utama studi, Zihao Ou, asisten profesor fisika di University of Texas at Dallas, dalam sebuah pernyataan.

Molekul pewarna penyerap cahaya

"Keajaiban" ini menggunakan wawasan dari bidang optika. Molekul pewarna penyerap cahaya meningkatkan transmisi cahaya melalui kulit dengan menekan kemampuan jaringan untuk menyebarkan cahaya.

Baca juga : Penelitian Terbaru Ungkap Otot Tersembunyi di Kaki yang Menjadi Kunci Kekuatan Manusia Terkuat

Pewarna, ketika dicampur dengan air, mengubah indeks bias dari bagian berair jaringan untuk lebih cocok dengan indeks protein dan lemak dalam jaringan. Proses ini mirip dengan kabut yang menghilang.

"Kami menggabungkan pewarna kuning, yang merupakan molekul yang menyerap sebagian besar cahaya, terutama cahaya biru dan ultraviolet, dengan kulit, yang merupakan medium penyebaran," kata Ou, yang melakukan studi ini sebagai peneliti pascadoktoral di Stanford University di California.

"Secara individu, kedua hal ini memblokir sebagian besar cahaya untuk melewati mereka," katanya. "Tetapi ketika kami menggabungkannya, kami dapat mencapai transparansi kulit tikus."

Baca juga : Jejak Telapak Kaki Manusia Tertua di Dunia Berusia 153.000 Tahun Ditemukan

Setelah pewarna sepenuhnya menyebar ke dalam kulit, kulit menjadi transparan.

"Dibutuhkan beberapa menit agar transparansi muncul," kata Ou. "Ini mirip dengan cara kerja krim wajah atau masker: Waktu yang dibutuhkan tergantung pada seberapa cepat molekul-molekul menyebar ke dalam kulit."

Tim bereksperimen dengan dada ayam sebelum melakukan pekerjaan pada hewan hidup.

Baca juga : Mengungkap Misteri Harta Karun dari Asteroid Psyche Bernilai 100 Triliun

Pada tikus, para peneliti dapat mengamati pembuluh darah langsung di permukaan otak melalui kulit tengkorak yang transparan. Organ-organ internal tikus terlihat di abdomen serta kontraksi otot yang memindahkan makanan melalui saluran pencernaan.

Area transparan mengambil warna oranye, kata Ou, mirip dengan warna pewarna makanan.

Pewarna yang digunakan dalam larutan dikenal sebagai FD&C Yellow No. 5, yang disertifikasi untuk digunakan oleh FDA AS. Pewarna sintetis ini sering digunakan dalam camilan berwarna oranye atau kuning, lapisan permen, es krim, dan produk kue. 

Studi 2021 oleh California Office of Environmental Health Hazard Assessment menghubungkan pewarna ini dengan kesulitan perilaku dan penurunan perhatian pada anak-anak. Sebuah undang-undang negara bagian, jika disahkan, akan melarang penggunaan pewarna makanan ini dalam makanan yang disajikan di sekolah umum di California.

Ou mengatakan penting bahwa pewarna tersebut biokompatibel — aman untuk organisme hidup. "Selain itu, ini sangat murah dan efisien; kami tidak memerlukan banyak dari itu untuk bekerja," katanya.

Aplikasi biomedis yang mungkin untuk manusia

Para peneliti belum menguji proses ini pada manusia, dan belum jelas dosis pewarna atau metode pengiriman yang diperlukan. Kulit manusia sekitar 10 kali lebih tebal daripada kulit tikus, menurut para peneliti.

"Ke depannya, teknologi ini bisa membuat pembuluh darah lebih terlihat, memudahkan … prosedur pengambilan darah atau pemberian cairan melalui jarum — terutama untuk pasien lansia dengan pembuluh darah yang sulit ditemukan," kata penulis senior Guosong Hong, asisten profesor ilmu material di Stanford, melalui email.

"Selain itu, inovasi ini dapat membantu dalam deteksi dini kanker kulit, meningkatkan penetrasi cahaya untuk perawatan jaringan dalam seperti terapi fotodinamik dan fototermal, serta membuat penghapusan tato berbasis laser menjadi lebih mudah."

Christopher Rowlands, dosen senior di departemen bioengineering di Imperial College London, mengatakan dia "menyesal" tidak memikirkan wawasan yang sama seperti tim Stanford, yang didasarkan pada prinsip fisika yang telah lama dipelajari dan dikenal sebagai hubungan Kramers-Kronig: Ketika suatu bahan menyerap banyak cahaya pada satu warna, ia akan membengkokkan cahaya lebih banyak pada warna lain.

"Ini sangat jelas ketika seseorang menunjukkannya, tetapi tidak ada yang memikirkannya selama lebih dari 100 tahun," kata Rowlands, yang tidak terlibat dalam studi tersebut tetapi menulis komentar yang diterbitkan bersamaan dengan penelitian.

Bersama dengan Jon Gorecki, seorang fisikawan optik eksperimental di institusi yang sama yang juga tidak terlibat dalam penelitian, Rowlands menulis bahwa pendekatan ini menawarkan cara baru untuk memvisualisasikan struktur dan aktivitas jaringan dan organ dalam hewan hidup dengan cara yang aman, sementara, dan tidak invasif.

"Itu benar-benar bekerja. Anda menggosokkannya pada tikus, dan Anda dapat melihat apa yang dimakannya untuk sarapan. Itu sangat kuat," tambahnya.

Rowlands dan Gorecki mengatakan bahwa metode yang ada untuk membuat jaringan transparan menggunakan larutan yang memiliki efek samping seperti dehidrasi dan pembengkakan serta dapat mengubah struktur jaringan. Namun, tartrazine digunakan dalam konsentrasi rendah, dan efeknya mudah dibalikkan, yang berpotensi memfasilitasi studi proses biologis yang berkepanjangan pada hewan hidup, tulis mereka.

Keduanya mencatat penemuan ini adalah contoh kehidupan yang meniru seni, dengan larutan pewarna yang menggemakan serum yang dibayangkan dalam "The Invisible Man."

"Protagonis (dalam cerita) menciptakan serum yang membuat sel-sel dalam tubuhnya menjadi transparan dengan mengendalikan indeks bias mereka agar sesuai dengan medium sekitar, udara," tulis mereka.

"Seratus dua puluh tujuh tahun kemudian … pewarna biokompatibel membuat jaringan hidup transparan dengan menyesuaikan indeks bias medium sekitar agar sesuai dengan sel-sel."

Namun, Ou dan Hong mengatakan tikus yang sepenuhnya tak terlihat masih merupakan hal yang sulit dicapai: Pendekatan saat ini tidak dapat membuat tulang menjadi transparan.

"Sampai saat ini, kami hanya menguji jaringan lunak, termasuk otak, otot, dan kulit. Kami belum banyak melakukan penelitian dengan jaringan keras seperti tulang, jadi saya tidak yakin jika kami bisa membuat tikus sepenuhnya tak terlihat," kata Ou melalui email.

"Namun, tikus yang sebagian transparan sudah akan memungkinkan banyak peluang penelitian untuk menjawab pertanyaan terkait perkembangan, regenerasi, serta penuaan." (CNN/Z-3)