Investigating tattoo particles in the porcine model using X-ray phase-contrast tomography

Para milhões de pessoas em nações industrializadas, a pele é uma tela, decorada com tinta que já foi comprovado migrar além da superfície. Quando uma tatuagem é aplicada, a agulha deposita o pigmento profundamente na derme, a camada espessa de pele abaixo da superfície. Embora o corpo trate essas partículas estranhas como um invasor, enviando células imunológicas para o local, a jornada de longo prazo desses pigmentos permaneceu em grande parte um mistério. Os cientistas sabem há algum tempo que as partículas de tinta podem viajar da pele para os linfonodos, mas a mecânica precisa de como elas se movem, como se agrupam e como o corpo reage a elas ao longo do tempo tem sido difícil de observar. Essa incerteza é particularmente premente porque certas cores, especialmente o vermelho, são conhecidas por desencadear reações alérgicas graves em alguns indivíduos, embora o comportamento específico das partículas que causam essas reações não seja totalmente compreendido. Sem uma maneira clara de ver essas minúsculas partículas dentro do tecido vivo, reguladores e médicos têm tido dificuldade em avaliar a segurança das tintas de tatuagem ou explicar por que algumas pessoas reagem tão violentamente a elas.

Para resolver esse enigma, uma equipe de pesquisadores recorreu a uma combinação única de ferramentas de imagem avançadas para olhar dentro da pele tatuada com uma clareza sem precedentes. Eles escolheram estudar um modelo de porco, pois a pele de um porco se assemelha à pele humana tanto em espessura quanto em textura, tornando-o um substituto ideal para a biologia humana. Em um experimento controlado, eles tatuaram as coxas internas de porcos com uma tinta azul e, em seguida, coletaram pequenas amostras da pele com uma semana, duas semanas e quatro semanas após o procedimento. Para ver o que estava acontecendo dentro, eles não confiaram em um único método, mas sim em camadas de três tipos diferentes de imagens de raios X e de elétrons. Primeiro, utilizaram uma técnica chamada microtomografia computadorizada, que cria um mapa tridimensional do tecido, permitindo-lhes ver a forma geral das camadas da pele e onde grandes aglomerados de tinta haviam se assentado. Em seguida, deram um zoom com uma ferramenta muito mais poderosa, a nanotomografia computadorizada, que podia resolver a estrutura interna desses aglomerados para ver se as partículas individuais haviam se fundido ou permanecido separadas. Por fim, utilizaram a microscopia eletrônica de transmissão, um método que utiliza um feixe de elétrons em vez de raios X, para visualizar as partículas individuais mais ínfimas e identificar a composição química específica da tinta.

Os resultados revelaram uma história dinâmica da reação imediata do corpo à tinta. Na primeira semana após a tatuagem, a pele apresentou um inchaço significativo, um sinal de que o sistema imunológico estava respondindo ativamente ao material estranho. As partículas de tinta haviam se acumulado logo abaixo da camada externa da pele, mas não estavam paradas; o tecido ao redor delas estava inflamado. Na segunda semana, o inchaço havia começado a diminuir e o sistema imunológico parecia estar tentando encapsular os aglomerados de tinta, essencialmente tentando isolá-los e expulsá-los do corpo. Na quarta semana, a inflamação havia desaparecido em grande parte e as partículas de tinta haviam se assentado em uma posição mais estável e estacionária na camada superior da derme. Os pesquisadores também observaram que a tinta não se espalhava uniformemente pela pele, mas sim formava aglomerados distintos, ou grupos, que as ferramentas de imagem podiam rastrear em três dimensões.

No entanto, o estudo também descobriu uma limitação significativa na forma como medimos essas partículas atualmente. Quando os pesquisadores tentaram calcular o volume total do pigmento de dióxido de titânio com base nas imagens, descobriram que seus escaneamentos conseguiam detectar apenas uma fração minúscula do que realmente estava lá. Eles recuperaram apenas cerca de 6,4 por cento do conteúdo de pigmento esperado. Isso aconteceu porque muitas das partículas de tinta individuais eram pequenas demais para serem vistas pelo scanner de raios X de maior escala, e aquelas que eram visíveis frequentemente careciam de bordas nítidas, tornando difícil contá-las com precisão. A nanoimagem de alta resolução mostrou que, mesmo dentro dos aglomerados visíveis, as partículas individuais não estavam fundidas em uma única massa sólida; em vez disso, permaneciam separadas por tecido mole. Essa descoberta sugere que a tinta não simplesmente se dissolve ou se funde em um bloco uniforme, mas mantém uma estrutura complexa e fragmentada que é difícil de quantificar com métodos de escaneamento padrão.

A investigação também analisou amostras de pele humana, incluindo uma de um paciente com uma reação alérgica grave a um pigmento vermelho desconhecido. Embora o próprio pigmento vermelho fosse tênue demais para ser visto diretamente pelos scanners de raios X, o dano que ele causava ao tecido era claramente visível. A pele humana mostrou um padrão de reação diferente em comparação com a pele de porco, com um espessamento e ruptura da camada externa da pele e um acúmulo denso de células imunológicas, confirmando que a tinta vermelha desencadeou uma resposta inflamatória mais agressiva. O microscópio eletrônico foi a única ferramenta capaz de ver as partículas de pigmento vermelho propriamente ditas, revelando que elas se agrupavam muito menos do que as partículas de tinta azul. Essa diferença na forma como as partículas se agrupam, combinada com seu sinal fraco nos escaneamentos de raios X, explica por que a tinta vermelha é tão difícil de detectar com a imagem padrão e por que pode causar problemas tão distintos para o sistema imunológico.

Ao combinar essas três técnicas de imagem, os pesquisadores construíram um quadro completo que abrange desde a peça inteira de pele até o nível de uma nanopartícula. Eles demonstraram que, embora os escaneamentos de grande escala possam mostrar para onde a tinta vai e como a pele incha, eles perdem os detalhes finos das partículas individuais. Somente ao observar a mesma amostra com ferramentas cada vez mais poderosas foi possível ver que a tinta permanece uma coleção de partículas separadas mantidas juntas pelo tecido, em vez de um objeto único e fundido. Essa abordagem multiescala fornece uma nova estrutura para entender a segurança das tatuagens, mostrando que o comportamento da tinta é muito mais complexo do que se pensava anteriormente. Isso sugere que estudos futuros devem olhar além das simples medições de volume para entender como essas partículas interagem com o corpo, um passo crucial para melhorar a segurança das tintas de tatuagem e gerenciar as reações alérgicas que afetam tantas pessoas.