Motyl Papilio xuthus zainspirował naukowców, którzy opracowali czujnik zdolny do „widzenia” komórek nowotworowych
Urszula Lesman
Na naszej planecie żyje wiele gatunków zwierząt, których zdolności sensoryczne przewyższają ludzkie. Motyle na przykład dostrzegają szerszą gamę kolorów, w tym światło ultrafioletowe (UV).
Naukowcy zainspirowani układem wzrokowym motyla Papilio xuthus opracowali czujnik zdolny do „widzenia” zakresu UV niedostępnego dla ludzkich oczu. Ta nowa technologia jest w stanie rozróżnić komórki nowotworowe od zdrowych komórek z 99-proc. trafnością. Badania prowadzone pod kierunkiem profesora inżynierii elektrycznej i komputerowej Uniwersytetu Illinois w Urbanie i Champaign Viktora Grueva oraz profesora bioinżynierii Shuminga Nie zostały opublikowane w „Science Advances”.
„Inspirowaliśmy się systemem wzrokowym motyli, które potrafią dostrzec wiele obszarów widma UV, i zaprojektowaliśmy kamerę, która odtwarza tę funkcjonalność” – wyjaśnił Gruev.
Światło UV to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali krótszej niż światło widzialne, ale dłuższej niż promieniowanie rentgenowskie. Najbardziej znane jest promieniowanie UV pochodzące ze słońca i zagrożenia, jakie stwarza dla zdrowia. Światło UV dzieli się na: UVA, UVB i UVC – w zależności od zakresów długości fal. Ludzie nie widzą światła UV, ale motyle potrafią dostrzec nawet niewielkie zmiany w jego widmie.
Motyle widzą więcej kolorów
Ludzie mają wzrok trójchromatyczny z trzema fotoreceptorami, w których każdy postrzegany kolor może powstać z połączenia czerwieni, zieleni i błękitu. Natomiast motyle mają złożone oczy z sześcioma (lub więcej) klasami fotoreceptorów o różnych czułościach widmowych. Papilio xuthus, żółty azjatycki motyl, ma nie tylko receptory niebieskie, zielone i czerwone, ale także fiolet, ultrafiolet i receptory szerokopasmowe. Motyle mają też pigmenty fluorescencyjne, które pozwalają im przekształcać światło UV w światło widzialne, które można następnie łatwo wykryć za pomocą fotoreceptorów. Dzięki temu mogą dostrzec szerszą gamę kolorów i szczegółów w swoim otoczeniu.
Naukowcy stworzyli kamerę, która jest w stanie absorbować fotony UV i ponownie emitować światło w widmie widzialnym. Przetwarzanie tych sygnałów pozwala na mapowanie i identyfikację sygnatur UV. W tkankach nowotworowych obecne są różne markery biomedyczne w wyższych stężeniach niż w tkankach zdrowych. Po wzbudzeniu światłem UV markery te zapalają się i fluoryzują w promieniu UV i części widma widzialnego. Ponieważ komórki nowotworowe i zdrowe mają różne stężenia markerów, te dwie klasy komórek można rozróżnić na podstawie ich fluorescencji w widmie UV. Może to pomóc podczas operacji, ułatwiając wycięcie całej tkanki nowotworowej.
