گروهی از محققان با الهام از چشم پروانه و استفاده از موادی خاص نوعی حسگر جدید ابداع کرده اند که قادر به تصویربرداری در طیف نور فرابنفش است و می تواند به دیدن و تشخیص سلول های سرطانی یاری برساند.
به گزارش ایرنا از پایگاه اطلاع رسانی «فیز»، مخلوقات زیادی در سیاره زمین وجود دارند که حس های پیشرفته تری نسبت به انسان دارند. لاک پشت ها قادر به حس کردن میدان مغناطیسی زمین هستند. میگوی مانتیس (Mantis shrimp) قادر به حس کردن نور قطبی است. فیل ها می توانند فرکانس های بسیار پایین تری را نسبت به انسانها بشنوند و پروانه ها نیز میتوانند گستره وسیع تری از جمله نور فرابنفش (UV) را ببینند.
یک گروه از محققان با الهام از سیستم بصری پروانه دم چلچله ای (Papilio Xuthus) یک حسگر تصویربرداری ابداع کرده اند که قادر به «دیدن» در درون طیف فرابنفش (UV) است که این طیف برای چشم انسان غیرقابل دسترس و نامرئی است.
در طراحی این حسگر از لایه های دیودهای نوری (photodiodes) و نانوکریستال های پروسکایت (PNCs) استفاده شده که قابلیت تصویربرداری از طول موج های مختلف در طیف فرابنفش را دارند.
این فناوری جدید تصویربرداری با استفاده از نشان های ویژه طیفی نشانگرهای پزشکی زیستی (بیومدیکال) از قبیل آمینواسیدها، حتی قادر است بین سلول های سرطانی و سلول های طبیعی با اطمینان ۹۹ درصدی تمایز ایجاد کند. این تحقیقات جدید با هدایت« ویکتور گروئف» استاد مهندسی برق و رایانه و «شومینگ نای» استاد مهندسی زیستی در دانشگاه «ایلینویز» انجام شده و نتایج آن به تازگی در نشریه «پیشرفت های علم» منتشر شده است.
گروئف گفت:ما از سیستم بصری پروانه ها الهام گرفتیم که قادر به دیدن محدوده های مختلف در طیف فرابنفش هستند و دوربینی طراحی کردیم که این عملکرد را تقلید می کند. او ادامه داد: ما این کار را با استفاده از نانوکریستال های جدید پروسکایت در ترکیب با فناوری تصویربرداری سیلیکونی انجام دادیم و این فناوری جدید دوربین می تواند محدوده های متعدد در طیف فرابنفش را ردیابی کند.
نور فرابنفش اشعه ای الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه تر از طول موج نور مرئی (ولی طولانی‌تر از اشعه ایکس) است. ما با اشعه فرابنفش بیشتر از طریق نور خورشید و خطرات ناشی از آن برای سلامتی انسان آشنا هستیم. نور فرابنفش در سه محدوده مختلف UVA، UVB و UVC بر اساس طول موج تقسیم بندی می شود. به این علت که انسان قادر به دیدن نور فرابنفش نیست، کسب کردن اطلاعات فرابنفش دشوار است.
این در حالی است که پروانه ها قادر به دیدن این تفاوت های کوچک در طیف فرابنفش هستند. انسان ها دید بصری «تری کروماتیک» با سه دریافت کننده نور دارند بطوری که هر رنگ مشاهده شده میتواند از ترکیب سه رنگ قرمز، سبز و آبی ساخته شود. ولی پروانه ها چشم های مرکب با شش (یا بیشتر) نوع دریافت کننده نور با حساسیت های طیفی متمایز دارند که به آن ها اجازه می دهد تا گستره وسیع تری از رنگ ها و جزئیات را در محیط ببینند.
حسگرهای جدید ساخته شده از دیودهای نوری و نانوکریستال های پروسکایت می توانند کاربردهایی در بخش درمانی و فراتر از آن داشته باشند. نشانگرهای بیومدیکال موجود در بافت های سرطانی زمانی که با نور فرابنفش تحریک می شوند نورانی شده و در طیف فرابنفش و بخشی از طیف مرئی، شب نما می شوند.
به گفته «نای»، اکنون با این فناوری جدید می توانیم نور فرابنفش را با حساسیت بالایی تصویربرداری کنیم و همچنین می توانیم تفاوت های کوچک در طول موج را از یکدیگر متمایز کنیم. این محققان دستگاه تصویربرداری خود را در مورد توانایی آن برای تمایز قائل شدن بین نشانگرهای مرتبط با سرطان مورد ارزیابی قرار داد و مشخص کرد که این دستگاه قادر به تمایز بین سلول های سرطانی و سالم با اطمینان ۹۹ درصدی است.
این محققان پیش بینی می کنند که قادر به استفاده از این حسگر در جریان عمل جراحی باشند. یکی از بزرگ ترين چالش ها در درمان سرطان دانستن این مساله است که چه مقداری از بافت باید برداشته شود و چنین حسگری می تواند تصمیم گیری را برای جراح تسهیل کند.
همچنین علاوه بر پروانه ها، گونه های مختلف دیگری از جانوران نیز قادر به دیدن در طیف فرابنفش هستند و داشتن راهی برای دیدن این نور، فرصت های جالبی برای زیست شناسان به منظور افزایش آگاهی درباره این گونه ها فراهم خواهد کرد. استفاده از این حسگر در زیر آب نیز میتواند به شناخت بیشتر محیط های آبی کمک کند. هر چند بخش زيادي از فرابنفش توسط آب جذب می شود اما هنوز مقدار کافی باقی می ماند که تاثیری داشته باشد و بسیاری از جانداران ساکن در زیر آب نیز نور فرابنفش را می بینند و از آن استفاده می کنند.
- 12
- 6
