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虾蛄让扫描癌症更容易

作者:佚名 2015-11-27 浏览: 3,087 评论:0

摘要: 虾蛄(mantis shrimp)号称有全地球最强的双眼,能看到可见光和紫外光,更有天然的滤镜,让双眼也能侦测偏振光。虾蛄顿时从撒尿牛丸的灵魂人物,摇身一变成为科学家的谬斯女神,激发科学家的灵感,研发出能侦测神经活动和肿瘤的神奇相机。 虾蛄(mantis s...

虾蛄(mantis shrimp)号称有全地球最强的双眼,能看到可见光和紫外光,更有天然的滤镜,让双眼也能侦测偏振光。虾蛄顿时从撒尿牛丸的灵魂人物,摇身一变成为科学家的谬斯女神,激发科学家的灵感,研发出能侦测神经活动和肿瘤的神奇相机。

虾蛄的眼睛

虾蛄(mantis shrimp)号称有全地球最强的双眼,能看到可见光和紫外光,更有天然的滤镜,让双眼也能侦测偏振光。

昆士兰大学(the University of Queensland)的 Jastin Marshall 说:「我们可以感觉不同波长的可见光,利用色彩的色调、阴影来辨别物体,像是绿色树丛中的红色苹果。虾蛄的复眼则是利用偏振光(在一个平面振动的光线)来区别物体。」生活中也有许多以偏振光为原理的小设备,像是以光栅滤掉光线的太阳眼镜。癌化细胞跟正常细胞反射光线时有不同的偏振特性,这个人类肉眼无法辨识的差异,却逃不过虾蛄的法眼。Marshall 的研究团队即利用虾蛄侦测偏振光的能力和肿瘤组织反射光线的差异,做出非侵入性的肿瘤侦测器。

虾蛄眼睛上有用来过滤偏振光的微绒毛,研究人员用奈米铝线模仿这个构造,排列在光电二极体上,过滤线性偏光转换成电流,「将不可见的讯息转成人类肉眼可见的颜色。」Marshall说。这是目前唯一可以用在内视镜上的偏振光侦测器,能帮助医生辨识病人体内难以跟健康组织区分的肿瘤组织。有一种特殊的萤光染料会聚集在肿瘤组织上,所以在研究人员结合此侦测器与萤光敏感 CCD 相机,在小鼠上测试肿瘤侦测的效果,研究团队中的工程师也研发了高科技的护目镜,让外科医师可以利用这个萤光标记辨识癌细胞。

「我们跟英美两国的科学家共同研发的肿瘤相机,可以摄影、及时检测恶性肿瘤,并监控神经细胞的活动。」Marshall 说。其实现在已有利用偏振光侦测恶性肿瘤的影像系统,但准确性较低,且设备较大。藉由模仿虾蛄複眼的构造,科学家期望能改善偏振光侦测技术,将这种感测器应用在相机上,放到智慧型手机裡,这样一来,人们可以在家裡自行扫描体内的肿瘤,就可以避免组织切片等侵入性的癌症检验方法,让早期诊断更加便利。

名词解释

偏振光:光是一种电磁波,光波的振动方向跟前进方向垂直,在这个与光束垂直的平面上,自然光振动方向的频率会辐射状的均匀分佈,振幅也相同;若振动方向固定或成规律的变化,即为偏振光。虾蛄的视觉系统:虾蛄(Stomatopod crustaceans)複杂的视觉系统闻名遐迩,牠的眼睛有16种光受器,可以看到紫外线,还能看到线偏振/圆偏振光。更多资讯可以参考《Current Biology》上的论文:《Biological Sunscreens Tune Polychromatic Ultraviolet Vision in Mantis Shrimp》