Selama ini, pengamatan jaringan manusia umumnya dilakukan melalui metode pemindaian menggunakan gelombang tertentu. Namun, kini para peneliti semakin mendekati pencapaian yang memungkinkan jaringan kulit dan organ tubuh menjadi transparan pada makhluk hidup, dengan menggunakan teknik pencitraan optik.
Salah satu kendala utama pencitraan optik adalah keterbatasan penetrasi cahaya, yang disebabkan oleh indeks refraksi tinggi pada kulit. Kulit memiliki kemampuan untuk membelokkan cahaya, sehingga membatasi masuknya cahaya ke jaringan lebih dalam. Di sisi lain, cairan di bawah kulit memiliki indeks refraksi yang lebih rendah, menciptakan perbedaan yang menjadikan kulit sebagai penghalang alami bagi cahaya.
Prinsip Kerja
Tim peneliti mengajukan hipotesis bahwa molekul yang memiliki daya serap tinggi dapat membuat jaringan menjadi transparan. Mereka menemukan bahwa dengan menggunakan molekul pewarna yang memiliki resonansi serapan tajam dalam spektrum ultraviolet dekat (300 hingga 400 nm) dan spektrum tampak biru (400 hingga 500 nm), mereka dapat meningkatkan indeks refraksi bagian riil media berair pada panjang gelombang lebih tinggi. Pewarna ini ketika dilarutkan dalam air, efektif mengurangi kontras indeks refraksi antara air dan lipid dalam jaringan, sehingga menciptakan transparansi optik pada jaringan biologis yang masih hidup.
Tartrazin Sebagai Pewarna Highly Absorptive
Pewarna dengan daya serap cahaya tinggi yang digunakan adalah tartrazin, zat pewarna food grade yang biasa digunakan dalam industri makanan. Tartrazin yang larut dalam air memiliki indeks refraksi yang mendekati jaringan lemak, sehingga pengaplikasiannya secara topikal pada kulit dapat membuat jaringan, seperti otot dan kulit, menjadi transparan. Dalam eksperimen yang dilakukan, para peneliti menerapkan tatrazin pada bagian perut tikus, yang kemudian memungkinkan pengamatan langsung terhadap respon organ saat proses pencernaan berlangsung. Pengaplikasian juga dilakukan pada kulit kepala, yang memperlihatkan pembuluh darah otak dengan lebih jelas. Selain itu, mereka menguji teknik ini pada tungkai belakang tikus, memungkinkan pencitraan mikroskopis beresolusi tinggi terhadap sarkomer otot.
Teknologi ini mampu membuat jaringan transparan hingga kedalaman 3 mm dari permukaan. Meskipun aplikasi saat ini terbatas pada makhluk hidup dengan kulit dan jaringan tipis, penemuan ini sangat penting karena tidak ada metode sederhana sebelumnya yang memungkinkan visualisasi jaringan hidup secara langsung. Selain itu, penggunaan pewarna food grade membuat teknik ini bersifat reversible, artinya pewarna dapat hilang dan diaplikasikan kembali tanpa menimbulkan efek berbahaya pada hewan percobaan, seperti tikus yang tetap dapat bertahan hidup setelah proses tersebut.
Referensi:
- Zihao Ou et al., Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules. Science, 385, eadm6869 (2024).DOI:10.1126/science.adm6869