تشخیص سرطان به کمک پروانه ها

موجودات زیادی در سیاره ما با حواس پیشرفته‌تر از انسان وجود دارند؛ اکنون دانشمندان با الهام گرفتن از یک نوع پروانه به تشخیص بهتر سرطان کمک می‌کنند.

تیمی از محققان با الهام از سیستم بینایی پیشرفته پروانه دم چلچله ای زرد یک حسگر تصویربرداری ایجاد کرده اند که قادر به دیدن محدوده اشعه ماوراء بنفش غیرقابل دسترس برای چشم انسان است. این فناوری جدید تصویربرداری با استفاده از نشانه‌های طیفی نشانگرهای زیست‌پزشکی، مانند اسیدهای آمینه، حتی قادر است بین سلول‌های سرطانی و سلول‌های طبیعی با اطمینان 99 درصد تمایز قائل شود.

یکی از دانشمندان این تحقیق گفت: «ما از سیستم بینایی پروانه‌ها که قادر به درک چندین ناحیه در طیف ماوراء بنفش هستند الهام گرفته‌ایم و دوربینی طراحی کرده‌ایم که این عملکرد را تکرار می‌کند.» اشعه ماوراء بنفش تابش الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر از نور مرئی است. از آنجایی که انسان نمی تواند نور ماوراء بنفش را ببیند، گرفتن اطلاعات ماوراء بنفش چالش برانگیز است. با این حال، پروانه ها می توانند این تغییرات کوچک در طیف ماوراء بنفش را ببینند.

انسان ها دارای دید 3 رنگ با 3 گیرنده نوری هستند که در آن هر رنگ درک شده از ترکیب قرمز، سبز و آبی ساخته می‌شود. با این حال، پروانه ها دارای چشم های مرکب، با شش (یا بیشتر) کلاس گیرنده نوری با حساسیت طیفی مشخص هستند. به طور خاص، دم چلچله ای، نه تنها دارای گیرنده های آبی، سبز و قرمز است، بلکه گیرنده های بنفش و فرابنفش را نیز دارد. علاوه بر این، پروانه ها دارای رنگدانه های فلورسنت هستند که به آنها اجازه می دهد نور ماوراء بنفش را به نور مرئی تبدیل کنند که سپس می تواند به راحتی توسط گیرنده های نوری آنها حس شود. این به پروانه اجازه می دهد تا طیف وسیع تری از رنگ ها و جزئیات را در محیط خود درک کند.

پروانه ها همچنین فراتر از افزایش تعداد گیرنده های نوری، ساختار لایه ای منحصر به فردی را در گیرنده های نوری خود دارند. از آنجایی که سلول های سرطانی و سالم دارای غلظت های متفاوتی از نشانگرهای زیست پزشکی و در نتیجه امضاهای طیفی متفاوتی هستند، این دو دسته از سلول ها را می توان بر اساس اتوفلورسانس (اتوفلورسانس، فرستادن طبیعی نور توسط ساختارهای بیولوژیکی در زمانی است که نور را جذب می‌کنند) آنها در طیف ماوراء بنفش متمایز کرد. این تیم دستگاه تصویربرداری خود را بر اساس توانایی آن در تشخیص نشانگرهای مرتبط با سرطان ارزیابی کردند و دریافتند که قادر است بین سرطان و سلول های سالم با اطمینان 99 درصد تمایز قائل شود.

هنگام جراحی های سرطانی یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها این است که بدانید چه مقدار بافت باید برداشته شود و چنین حسگری می‌تواند به تسهیل تصمیم‌گیری کمک کند.