Tikus ini seperti memiliki jendela di perutnya. Ususnya terlihat bergerak, sementara kulit di atasnya tetap utuh. Peneliti dapat mengamati organ dalam tanpa membuka perut hewan tersebut. Hal yang membuat percobaan ini semakin mengejutkan adalah bahan yang membantu menghasilkan efeknya, yakni molekul pewarna yang juga dikenal dalam industri makanan.
Dalam penelitian yang diterbitkan di jurnal Science pada September 2024, Zihao Ou dan rekan-rekannya dari Stanford University menunjukkan bahwa tartrazin dapat membuat sejumlah jaringan tikus hidup menjadi lebih transparan. Tartrazin merupakan pewarna kuning yang larut dalam air. Dalam percobaan ini, bahan tersebut diaplikasikan pada kulit, bukan diberikan sebagai makanan.
Jadi, temuan ini tidak berarti makan camilan berwarna kuning bisa membuat tubuh tembus pandang. Peneliti menggunakan formulasi khusus, menyiapkan bagian kulit yang akan diamati, dan melakukan percobaan pada tikus yang dibius. Jenis molekul yang sama dapat memiliki penggunaan berbeda, bergantung pada konsentrasi, lokasi, serta cara pemberiannya.
Mengapa kulit biasanya menghalangi pandangan ke organ dalam? Salah satu penyebabnya adalah hamburan cahaya. Tubuh tersusun dari air, lemak, protein, dan berbagai struktur kecil. Ketika cahaya melewati komponen dengan sifat optik berbeda, arahnya dapat berubah berkali-kali. Akibatnya, informasi visual dari bagian dalam sulit mencapai mata dalam bentuk gambar yang jelas.
Untuk membayangkannya, perhatikan kertas bungkus gorengan yang menjadi lebih tembus pandang setelah terkena minyak. Minyak mengisi ruang di antara serat kertas dan mengurangi perbedaan sifat optik yang membuat cahaya tersebar. Contoh ini membantu menjelaskan mengapa mengubah lingkungan di antara struktur penyusun bahan dapat mengubah penampilannya.
Dalam jaringan tubuh, salah satu sifat optik yang berperan disebut indeks bias. Secara sederhana, angka ini menggambarkan bagaimana cahaya merambat di dalam bahan. Bagian jaringan yang kaya air memiliki indeks bias berbeda dari bagian yang kaya lemak dan protein. Perbedaan tersebut menjadi sumber penting hamburan cahaya.
Molekul tartrazin membantu memperkecil perbedaan itu. Ketika larut, molekulnya dapat meningkatkan indeks bias lingkungan berair sehingga lebih mendekati komponen jaringan lainnya. Cahaya kemudian mengalami lebih sedikit hamburan. Hasilnya, jaringan yang sebelumnya sulit ditembus pandangan menjadi lebih transparan pada rentang warna tertentu.
Ada keunikan fisika di sini. Tartrazin kuat menyerap cahaya biru, tetapi perubahan sifat optik yang ditimbulkannya membantu cahaya merah melewati jaringan dengan lebih baik. Hubungan antara penyerapan cahaya dan indeks bias dijelaskan melalui hubungan Kramers–Kronig. Jadi, molekul berwarna dapat membantu meningkatkan transparansi pada warna cahaya yang berbeda dari warna yang diserapnya.
Selain mengujinya pada tikus hidup, tim mencoba prinsip tersebut pada bahan tiruan jaringan dan potongan daging ayam. Pengujian berlapis ini membantu memastikan bahwa efek yang terlihat berasal dari perubahan interaksi cahaya dengan bahan, bukan sekadar perubahan warna.
Pada percobaan di bagian perut, peneliti mengoleskan bahan pada kulit yang bulunya telah dihilangkan. Dalam sekitar lima menit setelah aplikasi dan pijatan lembut, organ di bawahnya mulai dapat diamati. Mereka melihat hati, usus, dan kandung kemih, termasuk gerakan usus serta perubahan posisi yang berkaitan dengan napas dan denyut jantung.
Efeknya juga dapat dibalik. Setelah bahan dibilas dan kulit dipijat menggunakan air, transparansi berkurang dan jaringan kembali menghalangi pandangan. Dengan demikian, percobaan ini menghasilkan perubahan sifat optik sementara. Kulit tetap berada di tempatnya selama pengamatan, tanpa perlu diangkat untuk memperlihatkan organ di bawahnya.
Manfaat ilmiahnya melampaui gambar yang tampak mengejutkan. Peneliti menggunakan mikroskop fluoresensi untuk mengamati jaringan saraf yang mengatur gerakan usus. Sel saraf tersebut diberi penanda fluoresen melalui model tikus khusus. Dengan jaringan di atasnya dibuat lebih transparan, struktur yang sebelumnya sulit diamati menjadi lebih mudah direkam saat usus bergerak.
Kemampuan ini dapat membantu penelitian tentang kerja organ pada hewan hidup. Pengamatan gerakan usus, misalnya, biasanya menghadapi kendala karena jaringan di atasnya menghalangi pandangan. Membuka jendela melalui pembedahan juga dapat memengaruhi kondisi pengamatan. Metode pewarna menawarkan pendekatan lain untuk memperoleh gambar sambil mempertahankan jaringan penutup.
Namun, hasilnya memiliki batas. Hamburan cahaya berkurang, belum hilang sepenuhnya. Kedalaman yang dapat diamati bergantung pada kemampuan molekul memasuki jaringan, sementara setiap jaringan memiliki komposisi berbeda. Hasil pada tikus juga belum membuktikan bahwa penggunaan serupa akan aman dan efektif pada manusia. Pewarna pangan dan bahan pencitraan medis tetap memerlukan penilaian sesuai penggunaannya.
Penelitian ini mengingatkan bahwa sesuatu yang tampak ajaib bisa berawal dari pengaturan perjalanan cahaya. Molekul yang biasanya memberi warna ternyata dapat membantu membuka pandangan ke jaringan hidup. Kalau kelak metode serupa terbukti aman untuk manusia, kamu penasaran melihat isi perutmu sendiri, atau justru lebih nyaman menyerahkan pemandangan itu kepada dokter? Kenapa?
Sumber: Ou dkk. (2024), “Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules”, Science.
