پروانهها میتوانند به تشخیص دقیق سرطان کمک کنند
تاریخ انتشار: ۱۴ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۰۳۶۲۳۸
موجودات زیادی با حواس پیشرفتهتر از انسان در سیاره ما وجود دارند. لاکپشتها میتوانند میدان مغناطیسی زمین را حس کنند. میگوی آخوندکی میتواند نور پُلاریزهشده را تشخیص دهد.
به گزارش ایسنا، فیلها میتوانند فرکانسهای بسیار پایینتری را نسبت به انسانها بشنوند. پروانهها میتوانند طیف گستردهتری از رنگها از جمله اشعه فرابنفش را درک کنند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمیشوند!
گروهی از پژوهشگران با الهام از سیستم بینایی پیشرفته پروانه «پاپیلیو شوتوس»(Papilio xuthus)، یک حسگر تصویربرداری ابداع کردهاند که قادر به دیدن محدوده فرابنفش غیرقابل دسترس برای چشم انسان است.
در طراحی این حسگر از فتودیودها و نانوبلورهای پروسکایت استفاده شده است که میتوانند از طول موجهای گوناگون در محدوده فرابنفش تصویربرداری کنند.
این فناوری جدید تصویربرداری با استفاده از علائم طیفی نشانگرهای زیستپزشکی مانند آمینواسیدها، حتی قادر است بین سلولهای سرطانی و سلولهای طبیعی با اطمینان ۹۹ درصد تمایز قائل شود.
این پژوهش جدید به سرپرستی «ویکتور گروف»(Viktor Gruev) استاد مهندسی برق و رایانه «دانشگاه ایلینوی اربانا-شمپین»(UIUC) و «شومینگ نی»(Shuming Nie) استاد مهندسی زیستی این دانشگاه انجام شده است.
تغییرات کوچکگروف گفت: ما از سیستم بینایی پروانهها الهام گرفتهایم که قادر به درک کردن چندین ناحیه در طیف فرابنفش هستند و دوربینی طراحی کردهایم که این عملکرد را تقلید میکند. ما این کار را با استفاده از نانوبلورهای پروسکایت جدید به همراه فناوری تصویربرداری سیلیکونی انجام دادیم. این فناوری جدید دوربین میتواند چندین طیف فرابنفش را تشخیص دهد.
نور فرابنفش، تابش الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر از نور مرئی اما بلندتر از اشعه ایکس است. ما بیشتر با اشعه فرابنفش خورشید و خطراتی که برای سلامتی انسان دارد آشنا هستیم.
اشعه فرابنفش براساس محدوده طول موجهای گوناگون به سه طیف متفاوت UVA ،UVB و UVC طبقهبندی میشود. از آنجا که انسان نمیتواند نور فرابنفش را ببیند، به دست آوردن اطلاعات در مورد نور فرابنفش، به ویژه تشخیص دادن تفاوتهای کوچک بین هر طیف چالشبرانگیز است.
پروانهها میتوانند این تغییرات کوچک در طیف فرابنفش را ببینند؛ مانند انسانها که میتوانند سایههای آبی و سبز را ببینند.
گروف خاطرنشان کرد: برای من جالب است که چگونه آنها میتوانند تغییرات کوچک را ببینند. دیدن اشعه فرابنفش فوقالعاده دشوار است زیرا توسط همه چیز جذب میشود اما پروانهها به خوبی موفق شدهاند این کار را انجام دهند.
بازی تقلیدانسانها دارای دید سه رنگ با سه گیرنده نوری هستند که در آن هر رنگی که قابل درک است، میتواند از ترکیب قرمز، سبز و آبی ساخته شود. پروانهها، چشمهای مرکب با شش سطح گیرنده نوری یا بیشتر دارند که حساسیت طیفی آنها مشخص است.
پاپیلیو شوتوس یک پروانه زردرنگ آسیایی دمچلچلهای است که نه تنها گیرندههای آبی، سبز و قرمز را دارد، بلکه از گیرندههای بنفش و فرابنفش نیز برخوردار است.
علاوه بر این، پروانهها دارای رنگدانههای فلورسنت هستند که به آنها امکان میدهد نور فرابنفش را به نور مرئی تبدیل کنند تا به راحتی توسط گیرندههای نوری آنها حس شود. این کار به آنها امکان میدهد تا طیف گستردهتری از رنگها و جزئیات را در محیط خود درک کنند.
علاوه بر تعداد بالای گیرندههای نوری، پروانهها یک ساختار لایهای منحصربهفرد را نیز در گیرندههای نوری خود دارند. گروه دانشگاه ایلینوی برای تقلید از مکانیسم سنجش فرابنفش پروانه پاپیلیو شوتوس، این فرآیند را با ترکیب یک لایه نازک از نانوبلورهای پروسکایت و مجموعهای از فتودیودهای سیلیکونی تکرار کردند.
نانوبلورهای پروسکایت، گروهی از نانوبلورهای نیمهرسانا هستند که ویژگیهای منحصربهفرد مشابه نقاط کوانتومی را نشان میدهند. این ویژگیها، تغییر اندازه و ترکیب ذره هستند که باعث تغییر یافتن خواص جذب و انتشار مواد میشوند.
نانوبلورهای پروسکایت در چند سال گذشته به عنوان یک ماده جالب برای کاربردهای گوناگون مانند سلولهای خورشیدی و لامپهای LED ظاهر شدهاند. نانوبلورهای پروسکایت در تشخیص دادن طول موجهای فرابنفش و حتی طول موجهای پایینتر بسیار خوب هستند و بهتر از آشکارسازهای سیلیکونی سنتی عمل میکنند.
در حسگر تصویربرداری جدید، لایه نانوبلورهای پروسکایت قادر است فوتونهای فرابنفش را جذب کند و نور را در طیف مرئی(سبز) انتشار دهد که سپس توسط فتودیودهای سیلیکونی طبقهبندیشده شناسایی میشود. پردازش این سیگنالها امکان نقشهبرداری و شناسایی نشانههای فرابنفش را فراهم میکند.
مراقبت پزشکی و فراتر از آننشانگرهای زیستپزشکی گوناگونی در بافتهای سرطانی با غلظتهای بالاتر از بافتهای سالم وجود دارند. این نشانگرها آمینواسیدها(آمینههای سازنده پروتئینها)، پروتئینها و آنزیمها هستند.
هنگامی که این نشانگرها با نور فرابنفش برانگیخته میشوند، خود را در طیف فرابنفش و بخشی از طیف مرئی نشان میدهند و در فرآیندی به نام «اتوفلورسنس»(autofluorescence) وارد میشوند. نی توضیح داد: تصویربرداری در طیف فرابنفش تاکنون محدودیت داشته و میتوانم بگویم که این بزرگترین مانع برای پیشرفت علم بوده است.
اکنون ما به این فناوری رسیدهایم که میتوان از نور فرابنفش با حساسیت بالا تصویربرداری کرد و همچنین میتوان تفاوتهای کوچک طول موج را تشخیص داد.
از آنجا که سلولهای سرطانی و سلولهای سالم دارای غلظتهای متفاوتی از نشانگرها هستند و در نتیجه علائم طیفی متفاوتی دارند، این دو گروه از سلولها را میتوان براساس فلورسنس آنها در طیف فرابنفش متمایز کرد.
این گروه پژوهشی، دستگاه تصویربرداری خود را براساس توانایی آن در تشخیص دادن نشانگرهای مرتبط با سرطان ارزیابی کردند و دریافتند که قادر است بین سرطان و سلولهای سالم با اطمینان ۹۹ درصد تمایز قائل شود.
گروف، نی و گروه پژوهشی مشترک آنها معتقدند که از این حسگر میتوان در طول جراحی استفاده کرد. یکی از بزرگترین چالشها این است که بدانید چه مقدار بافت را باید برداشت تا از حاشیههای شفاف اطمینان حاصل شود و چنین حسگری بتواند فرآیند تصمیمگیری را زمانی که جراح در حال برداشتن تومور سرطانی است، تسهیل کند.
نی گفت: این فناوری جدید تصویربرداری، ما را قادر میسازد تا سلولهای سرطانی را از سلولهای سالم متمایز کنیم و کاربردهای جدید و هیجانانگیزی را فراتر از حوزه سلامت ارائه میدهد.
علاوه بر پروانهها، گونههای دیگری نیز وجود دارند که میتوانند در اشعه فرابنفش ببینند و داشتن راهی برای تشخیص دادن آن نور، فرصتهای جالبی را برای زیستشناسان فراهم میسازد تا درباره این گونهها اطلاعات بیشتری را مانند عادات شکار و جفتگیری آنها کسب کنند.
بردن حسگر به زیر آب نیز میتواند به درک بیشتر آن محیط کمک کند. اگرچه مقدار زیادی اشعه فرابنفش توسط آب جذب میشود اما هنوز هم مقدار کافی از آن وجود دارد که بتواند تأثیر بگذارد و حیوانات زیادی نیز زیر آب وجود دارند که نور فرابنفش را میبینند و از آن استفاده میکنند.
این پژوهش در مجله «Science Advances» به چاپ رسید.
کانال عصر ایران در تلگراممنبع: عصر ایران
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را بهطور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کردهاست، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۰۳۶۲۳۸ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتیکه در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
هشدار به سیگاری ها؛ مرگ بیش از ۱۴ میلیون نفر بر اثر مصرف سیگار
مصرف سیگار موجب بروز سرطانهای ریه، معده، روده، کبد، لوزالمعده، حنجره، مثانه و…، بیماری قلبی، سکته مغزی، بیماریهای ریوی، دیابت و کبد چرب میشود.
سیگار همچنین خطر ابتلا به سل، بیماریهای چشمی و مشکلات سیستم ایمنی از جمله آرتریت روماتوئید را افزایش میدهد.
به طور متوسط مصرف کنندگان سیگار ۱۴ سال زندگی خود را کوتاهتر میکنند.
سالانه بیش از ۱۴ میلیون نفر بر اثر سیگار جان خود را از دست میدهند.
بیش از یک میلیون نفر از افراد غیرسیگاری بر اثر قرار گرفتن در معرض دود جان خود را از دست میدهند.
دود تنباکو و سیگار حاوی بیش از ۷۰۰۰ هزار ماده شیمیایی است که سمّیت بیش از ۴۰۰ نوع آن و سرطانزایی بیش از ۷۰ نوع این مواد شیمیایی به اثبات رسیده است.
این محصولات حاوی مقادیر زیادی نیکوتین هستند.
مواد معطر این دستگاهها سرطان زا و به شدت خطرناک است.
منبع: خبرگزاری مهر