این پروانه سرطان را تشخیص می دهد! - مجله سفرنامه مالزی

موجودات زیادی در سیاره ما با حواس پیشرفته تر از انسان وجود دارند؛ لاک پشت ها می توانند میدان مغناطیسی زمین را حس نمایند، میگوی مانتیس می تواند نور پلاریزه را تشخیص دهد، فیل ها می توانند فرکانس های بسیار پایین تری را نسبت به انسان ها بشنوند، پروانه ها نیز می توانند طیف وسیع تری از رنگ ها ازجمله اشعه فرابنفش (UV) را درک نمایند. اکنون دانشمندان با الهام از سیستم بینایی یک پروانه، یک حسگر تصویربرداری ساخته اند که می تواند سلول های سرطانی را از سلول های طبیعی با دقت 99 درصد تمایز دهد.

براساس مقاله منتشرشده در Science Advances، تیمی از محققان با الهام از سیستم بینایی پیشرفته پروانه Papilio xuthus یک حسگر تصویربرداری ایجاد نموده اند که قادر به تماشا محدوده فرابنفش است که چشم انسان نمی تواند آن را ببیند. این حسگر با استفاده از چند لایه فتودیود و نانوبلورهای پروسکایت (PNC) قادر است از طول موج های مختلف در محدوده UV تصویربرداری کند. این فناوری تازه تصویربرداری با استفاده از نشانگرهای طیفی زیست پزشکی، مانند اسیدهای آمینه، حتی می تواند سلول های سرطانی را با اطمینان 99 درصد تشخیص دهد.

الهام از سیستم بینایی پروانه برای ساخت حسگر تصویربرداری تشخیص سرطان

نور فرابنفش یا UV تابش الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه تر از نور مرئی است. این نور براساس محدوده طول موج های مختلف به سه ناحیه UVB ،UVA و UVC طبقه بندی می گردد. از آنجایی که انسان نمی تواند نور UV را ببیند، کسب اطلاعات UV، به ویژه تشخیص تفاوت های کوچک بین هر منطقه، سخت است.

بااین حال، پروانه ها می توانند این تغییرات کوچک در طیف UV را ببینند؛ مانند انسان ها که متوجه تغییر رنگ از آبی به سبز می شوند. انسان ها دارای سه گیرنده نوری قرمز، سبز و آبی هستند و تنها رنگ های ترکیب این سه را درک می نمایند. در مقابل، پروانه ها چشم های مرکب با شش گیرنده نوری با حساسیت طیفی تعیین دارند. به طور خاص، Papilio xuthus، پروانه ای زرد و آسیایی با دم چلچله ای، نه تنها دارای گیرنده های آبی، سبز و قرمز است، بلکه گیرنده های بنفش و فرابنفش نیز دارد. علاوه براین، پروانه ها دارای رنگدانه های فلورسنت هستند که به آن ها اجازه می دهد نور UV را به نور مرئی تبدیل نمایند. این قابلیت به آن ها اجازه می دهد تا طیف وسیع تری از رنگ ها و جزئیات را در محیط خود درک نمایند.

محققان برای تقلید از سیستم بینایی این پروانه، لایه نازکی از PNC را با مجموعه ای از فتودیودهای سیلیکونی ترکیب کردند. PNC دسته ای از نانوکریستال های نیمه رسانا هستند. در سنسور تصویربرداری تازه، لایه PNC قادر است فوتون های UV را جذب نموده و نور را در طیف مرئی (سبز) منتشر کند که سپس به وسیله فتودیودهای سیلیکونی شناسایی می گردد.

از آنجایی که سلول های سرطانی و سالم دارای غلظت های متفاوتی از نشانگرهای زیست پزشکی و درنتیجه ویژگی های طیفی متفاوتی هستند، این دو دسته از سلول ها را می توان براساس فلورسانس آن ها در طیف UV متمایز کرد. این حسگر تازه می تواند با اطمینان 99 درصد بین سرطان و سلول های سالم تمایز بگذارد.

227227