Бабочки помогли диагностировать рак

Большинство людей имеют трихроматичное зрение, что означает, что они воспринимают разнообразные цвета путем комбинирования трех основных цветов: красного, зеленого и синего. У нашего общего предка, первого позвоночного, было тетрахроматическое зрение, которое позволяло различать большее количество цветов и, вероятно, охватывало широкий спектр света.

Также на тему Нашли диету, которая наиболее полезна для людей с раком груди

Однако млекопитающие, включая наших далеких предков, перешли к дихроматическому зрению, сосредоточившись на ночном образе жизни в период динозавров. И только приматы смогли частично восстановить трехцветное зрение, которое у нас до сих пор.

Уникальное зрение бабочек

Удивительно, но бабочки отличаются от других существ своими глазами, оборудованными шестью или более типами фоторецепторов с разной спектральной чувствительностью.

Например, бабочки, такие как Парусник ксут (Papilio xuthus), не только воспринимают синий, зеленый и красный цвета, но также способны видеть фиолетовый, ультрафиолетовый и широкий спектр света. Кроме того, у них есть флуоресцентные пигменты, которые превращают ультрафиолетовый свет в видимый. Эти удивительные механизмы позволяют бабочкам воспринимать мир во всем разнообразии цветов и деталей.

Новое устройство для диагностики рака

Под впечатлением от удивительных зрительных способностей бабочки Papilio xuthus, группа биоинженеров из США и Китая разработала уникальный датчик изображения, способный воспринимать мир, как это делает это насекомое. Их устройство является сочетанием тонкого слоя металлогалогенных нанокристаллов перовскита и трех расположенных друг над другом кремниевых фотодиодов.

Нанокристаллы перовскита, представляющие собой определенный тип полупроводниковых, обладают уникальными оптическими свойствами. Нанокристаллы перовскита отличаются повышенной чувствительностью к ультрафиолетовому и более коротковолновому свету по сравнению с традиционными кремниевыми датчиками.

В новом разработанном сенсоре слой перовскита нанокристаллов принимает ультрафиолетовые фотоны, а затем излучает флуоресцентный свет в видимом спектре, преимущественно в зеленой части, который затем регистрируется многослойными кремниевыми фотодиодами. Обработка этих сигналов позволяет выявлять и анализировать характерные особенности входящего ультрафиолетового излучения.

Как использовать новое устройство

В пораженных раком тканях в более высоких концентрациях, чем в здоровых, присутствуют различные биомаркеры ароматические аминокислоты, белки и ферменты. Под влиянием УФ-излучения они начинают флуоресцировать. Из-за разницы в концентрации маркеров раковые и здоровые клетки различаются по спектральным характеристикам, что видно из их свечения в ультрафиолете. С помощью нового датчика изображения исследователи смогли визуально распознать маркеры рака в пораженных тканях. отличить их от здоровых с достоверностью 99%.

Авторы изобретения предположили, что его можно использовать при операциях. При удалении раковой опухоли перед хирургами часто возникает непростой выбор: насколько большой участок нужно удалить, чтобы не оставить пораженных тканей. Новый датчик способен облегчить принятие таких решений.