通过蝴蝶效应发现癌症


基于蝴蝶眼的相机承诺为外科医生提供轻便、快速和廉价的帮助。安德鲁 · P 街报道。


眼睛拥有它: 一架受闪蝶视觉能力启发的照相机有望使识别癌细胞的任务变得更加容易。
眼睛拥有它: 一架受闪蝶视觉能力启发的照相机有望使识别癌细胞的任务变得更加容易。
Ger Bosma/Getty Images

从活体组织中清除癌症是一项艰巨的任务。在不切除健康细胞的情况下治疗疾病 -- 或者错过需要进一步手术的目标 -- 需要技巧、耐心和经验。或者,像蝴蝶一样看东西的能力。

美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的一个团队在设计一种新的手术摄像机时选择了后者,这种摄像机可以在标准彩色图像和近红外图像之间切换用荧光染料标记癌细胞。

研究人员使用的模型是闪蝶的眼睛 (Morpho menelaus),正如团队领导 Viktor Gruev 在发表在杂志上的一篇论文,具有 “包含纳米结构的眼睛 [,能够感知多光谱信息 [并且] 能够同时获取近红外和颜色信息。”

斑蝶原产于墨西哥、南美洲和中美洲。该属包括在亚马逊雨林周围飘动的闪光蓝翼和绿翼物种。它们尤其受到收藏家的喜爱,但事实证明,它们的眼睛甚至比它们美丽的色彩更不寻常。

研究人员解释说,使用荧光检测癌细胞是很常见的,但是现有技术存在问题。

其中一个主要问题是外科医生能够在明亮的手术室里看到荧光,以及随之而来的昏暗灯光的需要。另一个原因是,目前的成像相机对不同波长的光使用多种光学元件,这些光很容易被室温等微小的变化所抵消。

新系统通过使用 ta 单一组合视觉系统进行视觉和红外成像避开了缺点 -- 就像蝴蝶一样。

“他们的复眼包含彼此相邻的光感受器,因此每个光感受器以一种本质上共同记录的方式感知不同波长的光,” 该论文的主要作者解释道, missael Garcia。

研究人员测试了这项技术来精确定位老鼠的乳腺癌,发现它在定位组织深处的细胞方面特别有用,在这些组织中,外科医生很容易错过低水平的可见荧光。

因为成像仪是一个集成单元,它的尺寸很小,重量不到 AA 电池 -- 这使得它非常适合在难以到达的地方检测癌症, 如前列腺和结肠。

这些设备的制造成本也非常低,每台大约 20 美元,相比之下,当前成像设置需要数千美元。为此,研究人员在与美国食品和药物管理局合作的同时,成立了一家初创公司,为手术用成像仪开绿灯。

希望 morpho 蝴蝶会得到一个削减。

  1. http://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.5.000413
  2. http://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.5.000413
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