Зрение бабочек помогло «увидеть» раковые клетки
Природа часто вдохновляет ученых на изобретения. Очередной пример тому — новый датчик изображения, позволяющий «видеть» в ультрафиолетовом диапазоне, недоступном для человеческого глаза. Сенсор, чей принцип работы биоинженеры «подсмотрели» у бабочек, дал возможность различать здоровые и пораженные раком клетки почти с 100-процентной точностью.
Большинство людей обладают трихроматическим зрением, при котором все различаемые глазом оттенки формируются из комбинаций трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Общий предок всех позвоночных имел тетрахроматическое зрение и различал больше цветов (а также, вероятно, видел в более широкой части спектра), однако конкретно млекопитающие, в связи с ночным образом жизни во времена динозавров, стали дихроматичными и лишь у приматов смогли частично восстановить потерянное (наше зрение трихроматично). У бабочек же глаза вовсе фасеточные, с шестью или более классами фоторецепторов с разной спектральной чувствительностью.
К примеру, бабочки вида Парусник ксут (Papilio xuthus) воспринимают не только синий, зеленый и красный, но еще фиолетовый, ультрафиолетовый и широкополосный свет. Кроме того, у них есть флуоресцентные пигменты, способные преобразовывать ультрафиолетовый свет в видимый, что позволяет бабочкам воспринимать его фоторецепторами. Благодаря перечисленным механизмам Papilio xuthus видят окружающий мир в широком спектре цветов и деталей. Подобно тому, как люди распознают оттенки синего и зеленого, эти бабочки могут различать УФ-излучение разного диапазона.
Находясь под впечатлением от особенностей зрительного аппарата Papilio xuthus, команда биоинженеров из США и Китая создала датчик изображения, имеющий сходные с ними возможности. В своей разработке, исследование о которой опубликовал журнал Science Advances, ученые использовали сочетание тонкого слоя металлогалогенных нанокристаллов перовскита и трех расположенных друг над другом кремниевых фотодиодов.
Схема УФ-датчика с нанокристаллами перовскита, чей принцип работы биоинженеры «подсмотрели» у бабочек Papilio xuthus / © Cheng Chen et al.
Нанокристаллы перовскита — вид полупроводниковых нанокристаллов с превосходными оптическими свойствами, что делает их привлекательными для использования в современных лазерных системах. Также в последние несколько лет их применяют в производстве фотоэлементов и светодиодов. Нанокристаллам перовскита свойственна повышенная чувствительность к ультрафиолету и еще более коротковолновому свету, чем не отличаются традиционные кремниевые датчики.
В созданном инженерами сенсоре слой из нанокристаллов перовскита поглощает УФ-фотоны, а затем переизлучает флуоресцентный свет в видимом диапазоне (в зеленой части спектра), который потом улавливают многослойные кремниевые фотодиоды. Обработка этих сигналов позволяет фиксировать и распознавать те или иные характерные особенности входящего УФ-излучения.
В пораженных раком тканях в более высоких концентрациях, чем в здоровых, присутствуют различные биомаркеры — ароматические аминокислоты, белки и ферменты. Под воздействием УФ-излучения они начинают флуоресцировать, что называют автофлуоресценцией. Из-за разницы в концентрации маркеров раковые и здоровые клетки различаются по спектральным характеристикам, что видно по их свечению в ультрафиолете. С помощью нового датчика изображения исследователи смогли визуально распознать маркеры рака в пораженных тканях и отличить их от здоровых с достоверностью 99%.
Авторы изобретения предположили, что его можно будет использовать во время операций. При удалении раковой опухоли перед хирургами часто встает непростой выбор: насколько обширный участок нужно удалить, чтобы не оставить пораженных тканей. Новый датчик способен облегчить принятие таких решений. Возможны и другие варианты применения — например, связанные с военной сферой и промышленной автоматизацией.
Telegram 
Дзен 
VK Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии