螳螂虾几乎是甲壳类动物世界的超级英雄。 他们不仅可以提供疯狂的强力拳用它们的前爪,但它们令人难以置信的眼睛实际上可以看癌症,甚至在症状出现之前。
现在,研究人员正在尝试制造能够复制这种令人难以置信的能力的相机,这样我们不仅可以更早地发现癌症,还可以对肿瘤进行手术并更准确地定位它们在整个身体中的位置。
螳螂虾是那些色彩缤纷、眼睛圆睁的甲壳类动物,您可能在网上见过国家地理渠道消灭螃蟹用他们的前爪。 有趣的是,他们是实际上不螳螂或者虾,可是螃蟹和龙虾的近亲。
虾属于目口足类,其中大多数生活在印度洋和太平洋的热带和亚热带水域,从东非一直到夏威夷。
螳螂虾因其强大的出拳能力而一直令研究人员着迷,但是科学家们意识到为了对猎物进行如此准确的打击,它们还必须拥有令人难以置信的视力。
回到2014年,一组澳大利亚研究人员意识到螳螂虾的视力是多么令人难以置信,这表明螳螂虾实际上能够见癌症。
这是因为,像其他节肢动物一样,它们有复眼,由数千个称为“光捕获受体”的受体组成小眼- 就像苍蝇的眼睛一样。
螳螂虾眼睛的独特之处在于,它还可以感知我们人类看不见的东西——极化光。
“阳光是混乱的——一堆波长同时向各个方向移动,”解释道埃利奥特·肯纳森 (Elliott Kennerson) 在 NPR 的节目。
“但是有些表面——比如鱼的鳞片,或者一副偏光太阳镜——有办法改变它们反射或透射的光,对其进行组织,使其在一个平面上移动。”
虽然我们的人眼无法真正分辨出这种情况何时发生 - 我们无法感知偏振光和非偏振光之间的差异 - 但螳螂虾的眼睛可以区分这两者。
这很重要,因为研究人员已经表明,快速增长、无组织的实际上,细胞反射偏振光的方式与健康组织不同。
这是我们看不见的微小差异,但螳螂虾可以轻松区分。
昆士兰大学的贾斯汀·马歇尔说:“人类看不到这一点,但螳螂虾可以走到它面前并击中它。”时间回到2014年。
研究人员发现,这种偏振光反射的差异实际上出现在早期癌症中,早于其他症状出现。
世界各地的团队现在正在致力于基于螳螂虾和其他节肢动物的复眼来构建可以做同样事情的相机,例如蝴蝶。
“观察自然可以帮助我们设计更好、更灵敏的成像技术,”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校团队的领导者 Viktor Gruev 说道。告诉美国国家公共广播电台。
他的团队设计的相机不仅可以看到人类和动物组织表面的偏振图案,而且它们也足够小,可以用于内窥镜和结肠镜检查。
在迄今为止的一项研究中,格鲁耶夫和他的团队使用小鼠身上的摄像头来寻找结肠癌的迹象。 传统的结肠镜检查摄像头——基本上是把病人的屁股放在上面,以便更仔细地观察他们的大肠——发送回黑白图像,以便医生可以寻找任何异常形状,例如息肉。
但事实证明,并非所有癌症都是块状的——有时它们是扁平的,看起来就像周围的组织,结肠镜检查可能会漏掉它们。
因此,格鲁耶夫的新型螳螂虾相机拍摄了这些偏振图案,并将其实时转换为彩色图像,向医生准确显示健康组织的终点和患病组织的起点。
有趣的是,不同类型的癌细胞似乎都有不同的极化特征,格鲁耶夫告诉肯纳森,而健康组织保持一致。
“极化结构使癌症变得明显,”格鲁耶夫说,他称这项技术为癌症“登月计划”。 “目前,我们发现癌症仍然为时已晚。”
这不仅可以实现更早、更准确的诊断,还可以帮助外科医生更精确地切除肿瘤,从而实现更好的康复。
使用相机去除肿瘤乳腺癌患者现在正在进行中。
格鲁耶夫的作品发表于国际光学与光子学学会 (SPIE) 会议记录,并且还被六月提出今年在加利福尼亚州举行的美国光学学会会议上。