看不见的东西：蝴蝶如何帮助科学家发现癌症 - {$web_name} 海龟可以感知地球磁场

生物感应成像传感器上方蝴蝶的艺术描绘。鸣谢:uux.cn/伊利诺伊大学香槟分校格兰杰工程学院
（神秘的地球uux.cn）据伊利诺伊大学格兰杰工程学院：在我们的星球上有许多比人类拥有更高级感官的生物。海龟可以感知地球磁场。螳螂虾可以测试偏振光。大象能听闻比人类低得多的频率。蝴蝶可以感知更广泛024Netflix资讯颜色，含有紫外线。
受凤蝶增强视觉操控系统的启发，一组探究人员开发了一种成像传感器，能够“目睹”人眼无法到达的紫外线范围。该传感器的设计使用堆叠的光电二极管和钙钛矿纳米晶体(PNC ),能够对紫外范围内的各异波长开展成像。运用生物医学标记物(如氨基酸)的志愿者专题光谱特征，这种新的成像技术乃至能够以99%的置信度确认癌细胞和正常细胞。
这项由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电气和计算机工程教授维克多·格鲁夫(Viktor Gruev)和生物工程教授舒明·聂(Shuming Nie)领导的新探究，最近发表在《科学进展》杂志上。
小转变
“我们从蝴蝶的视觉操控系统中获得了灵感，它们能够感知紫外光谱中的多个区域，并设计了一种复制这种特性的摄像机，”格鲁夫说。“我们经由使用新型钙钛矿纳米晶体，结合硅成像技术来做到这一点，这种新的摄像机技术可以测试多个紫外区域。”
紫外光是揭秘电池续航网友观点两极分化波长比可见光短(但比X射线长)的电磁辐射。我们最熟悉来自太阳的紫外线辐射及其对人类养生的危害。基于各异的波长范围，紫外光被分为三个各异的区域——UVA、UVB和UVC。由于人类无法目睹紫外线，所以捕捉紫外线信息具有考验性，尤其是确认每个区域之间的微小差异。
但是，蝴蝶可以目睹紫外光谱中的这些微小转变，就像人类可以目睹蓝色和绿色的阴影一样。格鲁夫强调，本周平板Pro评论“我很好奇它们是如何察觉这些微小的转变的。紫外光难以置信地难以捕捉，它会被所有东西吸收，而蝴蝶顺利地做到了这一点。”
《模仿游戏》
人类有三色视觉，有三个光感受器，感知的每种颜色都可以由红、绿、蓝组合而成。但是，蝴蝶有复眼，有六种(或更多)具有各异光谱敏感度的光感受器。尤其是黄凤蝶，一种黄色的亚洲凤蝶，不只有蓝色，绿色和红色，还有紫色，紫外线和宽带受体。另外，蝴蝶有荧光色素，使它们能够将紫外光转化为可见光，然后可以很轻松地被它们的光感受器感知。这使他们能够感知周围生态中更广泛的颜色和详情。
除了光感受器数量的增多，蝴蝶还在其光感受器中表现出独特的分层结构。以便复制凤蝶的紫外感应机制，UIUC团队经由将一薄层PNC与硅光电二极管的分层阵列相结合来模拟这一过程。
PNC是一类半导体纳米晶体，表现出相似于量子点的独特属性——改变粒子的大小和组成会改变材料的吸收和发射属性。在过去的几年中，PNC已然变成各异传感使用的有趣材料，如太阳能电池和led。PNC在探测紫外(乃至更低)波长方面相当出色，而传统的硅探测器却不行。在新的成像传感器中，PNC层能够吸收紫外光子并重新发射可见(绿色)光谱的光，然后被分层的硅光电二极管测试到。对这些通讯的处理允许绘制和确认紫外通讯。
医疗保健及其他
癌症组织中存在各类生物医学标记物，其浓度高于养生组织中的浓度——氨基酸(蛋白质的兴办模块)、蛋白质和酶。当受到紫外光激发时，这些标记物会发光，并在紫外光和若干可见光谱中发出荧光，这一过程称为自体荧光。“紫外区域的成像受到限制，我觉得这是科学提升的最大障碍，”聂阐释说。“如今我们已然提出了这项技术，我们可以以高灵敏度成像紫外光，还可以确认微小的波长差异。”
由于癌症和养生细胞具有各异浓度的标记物，所以具有各异的光谱特征，这两类细胞可以依据它们在紫外光谱中的荧光来确认。该团队评估了他们的成像设备确认癌症有关标记的能力，察觉能够以99%的置信度确认癌症和养生细胞。
Gruev，Nie和他们的兴办探究小组设想能够在手术中使用这种传感器。最大的考验之一是得知切除多少组织以确保清晰的边缘，当外科医生切除癌性肿瘤时，这种传感器可以合作合作决策过程。
“这种新的成像技术使我们能够确认癌细胞和养生细胞，并开辟了除养生以外的新的令人兴奋的使用，”聂说。除了蝴蝶之外，还有许多其他物种能够在紫外线中目睹东西，拥有一种测试光线的方法将为生物学家提供有趣的机遇，以知晓更多有关这些物种的信息，例如它们的狩猎和交配习惯。将传感器带到水下也有助于更好地知晓生态。尽管众多的紫外线被水吸收，但仍有足够的紫外线经由形成作用，水下有许多动物也能目睹并使用紫外线。