به گزارش مجله خبری نگاراز پایگاه اطلاع رسانی «فیز»، مخلوقات زیادی در سیاره زمین وجود دارند که حسهای پیشرفتهتری نسبت به انسان دارند. لاکپشتها قادر به حس کردن میدان مغناطیسی زمین هستند. میگوی مانتیس (Mantis shrimp) قادر به حس کردن نور قطبی است. فیلها میتوانند فرکانسهای بسیار پایینتری را نسبت به انسانها بشنوند و پروانهها نیز میتوانند گستره وسیعتری از جمله نور فرابنفش (UV) را ببینند.
یک گروه از محققان با الهام از سیستم بصری پروانه دم چلچلهای (Papilio Xuthus) یک حسگر تصویربرداری ابداع کردهاند که قادر به «دیدن» در درون طیف فرابنفش است که این طیف برای چشم انسان غیرقابل دسترس و نامرئی است.
در طراحی این حسگر از لایههای دیودهای نوری (photodiodes) و نانوکریستالهای پروسکایت (PNCs) استفاده شده که قابلیت تصویربرداری از طولموجهای مختلف در طیف فرابنفش را دارند.
این فناوری جدید تصویربرداری با استفاده از نشانهای ویژه طیفی نشانگرهای پزشکی زیستی (بیومدیکال) از قبیل آمینواسیدها، حتی قادر است بین سلولهای سرطانی و سلولهای طبیعی با اطمینان ۹۹ درصدی تمایز ایجاد کند. این تحقیقات جدید با هدایت «ویکتور گروئف» استاد مهندسی برق و رایانه و «شومینگ نای» استاد مهندسی زیستی در دانشگاه «ایلینویز» انجام شده و نتایج آن به تازگی در نشریه «پیشرفتهای علم» منتشر شده است.
گروئف گفت: ما از سیستم بصری پروانهها الهام گرفتیم که قادر به دیدن محدودههای مختلف در طیف فرابنفش هستند و دوربینی طراحی کردیم که این عملکرد را تقلید میکند. وی افزود: ما این کار را با استفاده از نانوکریستالهای جدید پروسکایت در ترکیب با فناوری تصویربرداری سیلیکونی انجام دادیم و این فناوری جدید دوربین میتواند محدودههای متعدد در طیف فرابنفش را ردیابی کند.
نور فرابنفش اشعهای الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر از طول موج نور مرئی (اما طولانیتر از اشعه ایکس) است. ما با اشعه فرابنفش بیشتر از طریق نور خورشید و خطرات ناشی از آن برای سلامتی انسان آشنا هستیم. نور فرابنفش در سه محدوده مختلف UVA، UVB و UVC بر اساس طول موج تقسیم بندی میشود. به این علت که انسان قادر به دیدن نور فرابنفش نیست، کسب کردن اطلاعات فرابنفش دشوار است.
این در حالی است که پروانهها قادر به دیدن این تفاوتهای کوچک در طیف فرابنفش هستند. انسانها دید بصری «تریکروماتیک» با سه دریافتکننده نور دارند بطوری که هر رنگ مشاهده شده میتواند از ترکیب سه رنگ قرمز، سبز و آبی ساخته شود. اما پروانهها چشمهای مرکب با شش (یا بیشتر) نوع دریافتکننده نور با حساسیتهای طیفی متمایز دارند که به آنها اجازه میدهد تا گستره وسیعتری از رنگها و جزئیات را در محیط ببینند.
حسگرهای جدید ساخته شده از دیودهای نوری و نانوکریستالهای پروسکایت میتوانند کاربردهایی در بخش درمانی و فراتر از آن داشته باشند. نشانگرهای بیومدیکال موجود در بافتهای سرطانی زمانی که با نور فرابنفش تحریک میشوند نورانی شده و در طیف فرابنفش و بخشی از طیف مرئی، شبنما میشوند.
به گفته «نای»، اکنون با این فناوری جدید میتوانیم نور فرابنفش را با حساسیت بالایی تصویربرداری کنیم و همچنین میتوانیم تفاوتهای کوچک در طول موج را از یکدیگر متمایز کنیم. این محققان دستگاه تصویربرداری خود را در مورد توانایی آن برای تمایز قائل شدن بین نشانگرهای مرتبط با سرطان مورد ارزیابی قرار داد و مشخص کرد که این دستگاه قادر به تمایز بین سلولهای سرطانی و سالم با اطمینان ۹۹ درصدی است.
این محققان پیش بینی میکنند که قادر به استفاده از این حسگر در جریان عمل جراحی باشند. یکی از بزرگترین چالشها در درمان سرطان دانستن این مساله است که چه مقداری از بافت باید برداشته شود و چنین حسگری میتواند تصمیمگیری را برای جراح تسهیل کند.
همچنین علاوه بر پروانهها، گونههای مختلف دیگری از جانوران نیز قادر به دیدن در طیف فرابنفش هستند و داشتن راهی برای دیدن این نور، فرصتهای جالبی برای زیستشناسان به منظور افزایش آگاهی درباره این گونهها فراهم خواهد کرد. استفاده از این حسگر در زیر آب نیز میتواند به شناخت بیشتر محیطهای آبی کمک کند. هر چند بخش زیادی از فرابنفش توسط آب جذب میشود، اما هنوز مقدار کافی باقی میماند که تاثیری داشته باشد و بسیاری از جانداران ساکن در زیر آب نیز نور فرابنفش را میبینند و از آن استفاده میکنند.