دستور نيوز
الدوحة – هناك العديد من المخلوقات على كوكبنا التي تتمتع بحواس أكثر تقدماً من الإنسان. فالسلاحف، على سبيل المثال، يمكنها أن تستشعر المجال المغناطيسي للأرض، ويستطيع جمبري السرعوف اكتشاف الضوء المستقطب، ويمكن للفيلة أن تسمع ترددات أقل بكثير من تلك التي يمكن أن يسمعها البشر. أما الفراشات، فيمكنها إدراك مجموعة واسعة من الألوان، بما في ذلك الضوء فوق البنفسجي. أضف إعلانا. ولذلك استلهم الباحثون من النظام البصري المعزز لدى الفراشة الآسيوية ذات الذيل الأصفر تطوير مستشعر تصوير قادر على “الرؤية” في نطاق الأشعة فوق البنفسجية الذي لا تستطيع العين البشرية الوصول إليه. استخدم تصميم المستشعر الثنائيات الضوئية المكدسة وبلورات البيروفسكايت النانوية القادرة على تصوير أطوال موجية مختلفة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. وباستخدام التوقيعات الطيفية (اللونية) للمكونات الحيوية مثل الأحماض الأمينية، تمكنت تقنية التصوير الجديدة هذه من التمييز بين الخلايا السرطانية والخلايا الطبيعية بنسبة ثقة تصل إلى 99%. قام الباحثون بقيادة فيكتور جرويف، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة إلينوي أوربانا شامبين، وأستاذ الهندسة الحيوية شومينج ني، بنشر هذا مؤخرًا في مجلة Science Advances. الأشعة فوق البنفسجية: “لقد استوحينا الإلهام من النظام البصري للفراشات القادرة على إدراك مناطق متعددة في طيف الأشعة فوق البنفسجية، وقمنا بتصميم كاميرا تحاكي هذه الوظيفة”، كما يقول جرويف في البيان الصحفي المنشور على موقع الجامعة. “لقد فعلنا ذلك باستخدام بلورات البيروفسكايت النانوية الجديدة جنبًا إلى جنب.” “باستخدام تقنية التصوير بالسيليكون، يمكن لتقنية الكاميرا الجديدة هذه اكتشاف مناطق متعددة للأشعة فوق البنفسجية.” الضوء فوق البنفسجي: هو إشعاع كهرومغناطيسي له أطوال موجية أقصر من الضوء المرئي، ولكنه أطول من الأشعة السينية. يتم تصنيف ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى 3 نطاقات بناءً على أطوال موجية مختلفة. وبما أن البشر لا يستطيعون رؤية الأشعة فوق البنفسجية، فمن الصعب التقاط معلومات الأشعة فوق البنفسجية، أو التمييز بين الاختلافات الصغيرة في كل نطاق. ومع ذلك، يمكن للفراشات رؤية هذه الاختلافات الصغيرة في طيف الأشعة فوق البنفسجية، تمامًا كما يستطيع البشر رؤية ظلال اللون الأزرق والأخضر. تقليد الفراشات يمتلك البشر رؤية ثلاثية الألوان مع 3 مستقبلات ضوئية، حيث يمكن أن يكون كل لون محسوس مزيجًا من الأحمر والأخضر والأزرق. ومع ذلك، فإن الفراشات لها عيون مركبة، مع 6 فئات أو أكثر من المستقبلات الضوئية ذات حساسيات طيفية مميزة. على وجه الخصوص، لا تحتوي الفراشة الآسيوية ذات الذيل الأصفر على ألوان زرقاء وخضراء وحمراء فحسب، بل تحتوي أيضًا على مستقبلات عريضة النطاق للأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية. علاوة على ذلك، تحتوي الفراشات على أصباغ الفلورسنت التي تسمح لها بتحويل الضوء فوق البنفسجي إلى ضوء مرئي يمكن استشعاره بسهولة بواسطة مستقبلاتها الضوئية. وهذا يسمح لهم بإدراك نطاق أوسع من الألوان والتفاصيل في بيئتهم. بالإضافة إلى العدد المتزايد من المستقبلات الضوئية، تعرض الفراشات أيضًا بنية متدرجة فريدة في مستقبلاتها الضوئية. من أجل محاكاة آلية استشعار الأشعة فوق البنفسجية للفراشة الآسيوية، قام فريق جامعة إلينوي بمحاكاة العملية من خلال الجمع بين طبقة رقيقة من بلورات البيروفسكايت النانوية مع مجموعة متدرجة من ثنائيات السيليكون الضوئية. بلورات البيروفسكايت النانوية هي فئة من البلورات النانوية شبه الموصلة التي تقدم خصائص فريدة مماثلة لتلك الموجودة في النقاط الكمومية، حيث يؤدي تغيير حجم وتكوين الجسيمات إلى تغيير خصائص الامتصاص والانبعاث للمادة. في السنوات القليلة الماضية، ظهرت بلورات البيروفسكايت النانوية كمواد مثيرة للاهتمام لمختلف تطبيقات الاستشعار، مثل الخلايا الشمسية ومصابيح LED. تعتبر أجهزة البلورات النانوية البيروفسكايت جيدة جدًا في اكتشاف الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية الأقل، والتي لا تستطيع كاشفات السيليكون التقليدية اكتشافها. في مستشعر التصوير الجديد، تمكنت طبقة بلورات البيروفسكايت النانوية من امتصاص فوتونات الأشعة فوق البنفسجية وإعادة بث الضوء في الطيف المرئي “الأخضر” الذي تم اكتشافه بعد ذلك بواسطة ثنائيات السيليكون الضوئية. تسمح معالجة هذه الإشارات برسم خرائط وتحديد توقيعات الأشعة فوق البنفسجية في نطاقاتها المختلفة. الرعاية الصحية وغيرها هناك العديد من المكونات الحيوية الموجودة في الأنسجة السرطانية بتركيزات أعلى منها في الأنسجة السليمة، مثل الأحماض الأمينية (الوحدات الأساسية للبروتينات)، والبروتينات، والإنزيمات. عند تحفيزها بالأشعة فوق البنفسجية، تضيء هذه العلامات وتتألق في الأشعة فوق البنفسجية وجزء من الطيف المرئي، في عملية تسمى “التألق الذاتي”. نظرًا لأن الخلايا السرطانية والخلايا السليمة تحتوي على تركيزات مختلفة من هذه المكونات الحيوية وبالتالي بصمات طيفية مختلفة، يمكن التمييز بين فئتي الخلايا بناءً على تألقها في طيف الأشعة فوق البنفسجية. وقام الفريق بتقييم جهاز التصوير الخاص به من حيث قدرته على تمييز المكونات المرتبطة بالسرطان، ووجد أنه قادر على التمييز بين الخلايا السرطانية والخلايا السليمة بنسبة 99%. ويتصور الباحثون أنه يمكنهم استخدام هذا المستشعر أثناء الجراحة لتحديد كمية الأنسجة التي يجب إزالتها، ومن ثم يمكن أن يساعد مثل هذا المستشعر في تسهيل عملية اتخاذ القرار للجراحين، ويتوقعون أن يكون لتقنية التصوير الجديدة هذه تطبيقات أخرى أبعد من التطبيقات الطبية. -(الجزيرة نت)
رؤية اللامرئي.. كيف تساعد الفراشة في اكتشاف السرطان؟…
– الدستور نيوز