پروانه‌ها با ساختارهای پیچیده بال و رنگ‌های پر جنب و جوش، به گفتن نمادی برای نوآوری‌های فناورانه متعدد، از حسگرها گرفته تا پوشش‌های تازه عمل کرده‌اند.

بال‌های آبی زیبای «پروانه مورفو» دارای ساختار منحصر به فردی است که دانشمندان اکنون از آن برای تشکیل یک انقلاب در تشخیص سرطان منفعت گیری می‌کنند.

دلنشین اینجاست که رنگ آبی پر جنب و جوش این گونه پروانه، نه از رنگدانه‌ها، بلکه از ساختارهای میکروسکوپی دستکاری کننده نور بر روی بال‌های آن می‌آید.

تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو کشف کرده است که این ساختارهای میکروسکوپی روی بال‌ها می‌توانند برای تجزیه و تحلیل مثالهای بیوپسی سرطان منفعت گیری شوند. بهتر از همه، این یک رویکرد سریعتر و ساده‌تر در قیاس با راه حلهای جاری است.

لیزا پولیکاکوس(Lisa Poulikakos)، نویسنده ارشد و استاد دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو می‌گوید: واقعاً شگفت‌انگیز می بود که ببینیم طبیعت تا چه حد از طریق بال پروانه مورفو و ساختارهای میکرو و نانو طبیعی آن یک راه‌حل را طراحی کرده است.

او گفت: ما می‌توانیم این تکنیک را با منفعت گیری از میکروسکوپ‌های نوری استانداردی که کلینیک‌ها از قبل دارند، به کار ببریم و این عینی‌تر و کمّی‌تر از آن چیزی است که اکنون حاضر است.

یک روش ساده برای تشخیص

تجمع بیشتر از حد بافت همبند فیبری، فیبروز را اشکار می‌کند. در انکولوژی (سرطان‌شناسی)، مقدار بافت فیبری در بیوپسی تومور، شاخص کلیدی مرحله سرطان است.

محققان دریافته‌اند که منفعت گیری از بال پروانه مورفو با میکروسکوپ استاندارد به آنها امکان می‌دهد مرحله های سرطان را از مثالبرداری‌ها برسی کنند.

ساختارهای میکرو و نانو در بال پروانه‌های مورفو به شدت به نور قطبی شده عکس العمل نشان خواهند داد. فیبرهای کلاژن (جزئی از بافت فیبروتیک) با این نور پلاریزه شده اما ضعیف، تعامل دارند.

منفعت گیری از بال این پروانه، سیگنال کلاژن حاصل از بیوپسی را تحکیم می‌کند و تجزیه و تحلیل تراکم و آرایش الیاف را آسان‌تر می‌کند.

سیگنال‌های نوری تحکیم‌شده از مثالبرداری، بعد از تعامل با بال پروانه برای اندازه‌گیری چگالی و سازماندهی رشته‌های کلاژن منفعت گیری خواهد شد.

محققان با منفعت گیری از حساب دیفرانسیل و انتگرال، یک مدل ریاضی برای پیوند شدت نور با ویژگی‌های فیبر کلاژن تشکیل کردند که امکان برسی مقداری فیبروز را فراهم می‌کرد.

آنها برای آزمایش، بیوپسی سرطان پستان با تراکم کلاژن متفاوت را تجزیه و تحلیل کردند. کار این به آنها اجازه داد تا مرحله سرطان را بدون هیچ گونه رنگ‌آمیزی تعیین کنند.

دلنشین دقت است که این روش تازه، نتایج قابل قیاس با رنگ‌آمیزی سنتی و تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته و گران‌قیمت را به همراه داشت.

راه حلهای جاری برای تجزیه و تحلیل بیوپسی سرطان محدودیت‌های قابل توجهی دارند. تکنیک‌های رنگ‌آمیزی سنتی می‌توانند ذهنی باشند و تبدیل تفسیرهای متناقض شوند، در حالی که راه حلهای تصویربرداری گسترش یافتهتر، اگرچه جزئیات بیشتری اراعه خواهند داد، زیاد تر زیاد گران می باشند و در دسترس نیستند.

پائولا کریا(Paula Kirya)، از محققان این مطالعه می‌گوید: اساساً ما در تلاش هستیم این راه حلها را طوری گسترش دهیم که به چیزی بیشتر از یک میکروسکوپ نوری استاندارد و یک تکه از بال پروانه مورفو نیاز نداشته باشد.

او گفت: در تعداد بسیاری از نقاط جهان، غربالگری اولیه سرطان به علت محدودیت منبع های، یک چالش است. اگر بتوانیم ابزار ساده‌تر و در دسترس‌تری اراعه کنیم، می‌توانیم به بیماران بیشتری پشتیبانی کنیم تا قبل از این که سرطان آنها به مرحله های تهاجمی برسد، تشخیص داده شوند.

ایده منفعت گیری از بال‌های پروانه‌ مورفو برای تشخیص سرطان از ذهن پائولا کریا سرچشمه گرفته است که قبلاً ویژگی‌های نوری بال‌ها را مطالعه کرده می بود.

محققان بر این باورند که این روش برای طیف گسترده‌ای از بیماری‌های فیبروتیک و نه فقط سرطان پستان، کاربرد دارد.

منبع های محدود مانع غربالگری زودهنگام سرطان در تعداد بسیاری از مناطق می‌شود. یک ابزار تشخیصی ساده‌تر و در دسترس‌تر می‌تواند مقدار تشخیص زودهنگام را بهبود بخشد و درمان را مؤثرتر کند.

این یافته‌ها در مجله Advanced Materials گزارش شده است.