Метелики допомогли діагностувати рак

Більшість людей має трихроматичний зір, що означає, що вони сприймають різноманітні кольори шляхом комбінування трьох основних кольорів: червоного, зеленого та синього. У нашого спільного предка, першого хребетного, був тетрахроматичний зір, який дозволяв розрізняти більшу кількість кольорів і, ймовірно, охоплював широкий спектр світла.

Також на тему Знайшли дієту, яка найбільш корисна для людей з раком грудей

Однак ссавці, включаючи наших далеких предків, перейшли до дихроматичного зору, зосередившись на нічному способі життя в період динозаврів. І лише примати змогли частково відновити триколірний зір, який ми маємо досі.

Унікальний зір метеликів

Дивно, але метелики відрізняються від інших істот своїми очима, обладнаними шістьма або більше типами фоторецепторів з різною спектральною чутливістю.

Наприклад, метелики, такі як Вітрильник ксут (Papilio xuthus), не тільки сприймають синій, зелений та червоний кольори, але також здатні бачити фіолетовий, ультрафіолетовий та широкий спектр світла. Крім того, у них є флуоресцентні пігменти, які перетворюють ультрафіолетове світло на видиме. Ці дивовижні механізми дозволяють метеликам сприймати світ у всьому різноманітті кольорів та деталей. 

Новий пристрій для діагностики раку

Під враженням від дивовижних зорових здібностей метелика Papilio xuthus, група біоінженерів із США та Китаю розробила унікальний датчик зображення, здатний сприймати світ, як це робить ця комаха. Їхній пристрій є поєднанням тонкого шару металогалогених нанокристалів перовскіту і трьох розташованих один над одним кремнієвих фотодіодів.

Нанокристали перовскіту, що являють собою певний тип напівпровідникових, мають унікальні оптичні властивості. Нанокристали перовскіту відрізняються підвищеною чутливістю до ультрафіолетового та більш короткохвильового світла, у порівнянні з традиційними кремнієвими датчиками.

У новому розробленому сенсорі шар нанокристалів перовскіту приймає ультрафіолетові фотони, а потім випромінює флуоресцентне світло у видимому спектрі, переважно в зеленій частині, який потім реєструється багатошаровими фотодіодами кремнієвими. Обробка цих сигналів дозволяє виявляти та аналізувати характерні особливості вхідного ультрафіолетового випромінювання.

Як можна застосовувати новий пристрій

В уражених раком тканинах у вищих концентраціях, ніж у здорових, присутні різні біомаркери  ароматичні амінокислоти, білки та ферменти. Під впливом УФ-випромінювання вони починають флуоресціювати. Через різницю в концентрації маркерів ракові та здорові клітини розрізняються за спектральними характеристиками, що видно з їхнього світіння в ультрафіолеті. За допомогою нового датчика зображення дослідники змогли візуально розпізнати маркери раку в уражених тканинах та відрізнити їх від здорових із достовірністю 99%.

Автори винаходу припустили, що його можна використовувати під час операцій. При видаленні ракової пухлини перед хірургами часто постає непростий вибір: наскільки велику ділянку потрібно видалити, щоб не залишити уражених тканин. Новий датчик здатний полегшити ухвалення таких рішень.