Na busca por avanços nos diagnósticos médicos, os cientistas muitas vezes recorrem à natureza em busca de inspiração. Um exemplo notável disso é encontrado na visão de borboletas, que inspirou um desenvolvimento emocionante na tecnologia de detecção de câncer.
A inspiração vem do Papílio Xuto a capacidade da borboleta de perceber a luz ultravioleta (UV) – um feito muito além das capacidades humanas. Ao aproveitar esse superpoder natural, os pesquisadores desenvolveram um sensor de imagem que pode revolucionar a forma como identificamos as células cancerígenas.
A visão da borboleta é única
No centro desta inovação está o sistema visual único da borboleta. Eles podem detectar um espectro de cores, incluindo luz UV.
Elefantes, camarões louva-a-deus e tartarugas também têm sentidos que ultrapassam as habilidades humanas. No entanto, foi a visão de borboleta que abriu novos caminhos em imagens médicas.
A pesquisa foi liderada pelo professor Viktor Gruev e pelo professor Shuming Nie, da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.
“Nos inspiramos no sistema visual das borboletas, que são capazes de perceber múltiplas regiões do espectro UV, e projetamos uma câmera que replica essa funcionalidade”, disse o professor Gruev.
“Fizemos isso usando novos nanocristais de perovskita, combinados com tecnologia de imagem de silício, e esta nova tecnologia de câmera pode detectar múltiplas regiões UV.”
Fotorreceptores para detecção de câncer
O olho humano está limitado a três fotorreceptores no espectro vermelho, verde e azul. Em contrapartida, o Papílio Xuto os olhos das borboletas possuem seis ou mais classes de fotorreceptores, permitindo-lhes ver cores adicionais, como violeta e vários tons de UV.
Para imitar isso, os pesquisadores empregaram nanocristais de perovskita (PNCs) em conjunto com a tecnologia de silício para criar um sensor de imagem capaz de detectar múltiplas regiões UV com alta precisão.
Nanocristais de perovskita
Os nanocristais de perovskita, conhecidos por suas excepcionais propriedades de absorção e emissão de luz, são particularmente adequados para detectar comprimentos de onda UV, que tradicionalmente têm sido difíceis de capturar devido à sua tendência de serem absorvidos pela maioria dos materiais.
Ao incorporar nanocristais de perovskita, o sensor pode absorver fótons UV e reemiti-los no espectro visível, que é então captado por fotodiodos de silício. Esta tecnologia permite o mapeamento detalhado de assinaturas UV, o que é fundamental para distinguir as células cancerígenas das saudáveis.
Marcadores biomédicos
A diferenciação é possível devido à autofluorescência de marcadores biomédicos como aminoácidos, proteínas e enzimas que estão presentes em concentrações mais elevadas em tecidos cancerígenos.
Quando expostos à luz UV, esses marcadores emitem luz no espectro UV e visível. O dispositivo de imagem desenvolvido pela equipe de Gruev e Nie pode identificar essas assinaturas espectrais únicas com uma confiança impressionante de 99%.
“A imagem na região UV tem sido limitada e eu diria que esse tem sido o maior obstáculo ao progresso científico”, explicou Nie. “Agora criamos esta tecnologia onde podemos visualizar a luz UV com alta sensibilidade e também distinguir pequenas diferenças de comprimento de onda.”
Visão de borboleta e detecção de câncer
Existem muitas aplicações potenciais para o sensor. Por exemplo, poderia ser usado para auxiliar os cirurgiões na determinação da quantidade precisa de tecido a ser removido durante excisões de tumores cancerígenos.
Além disso, esta tecnologia poderá melhorar a nossa compreensão de muitas outras espécies que percebem a luz UV, revelando insights sobre os seus comportamentos e interações dentro dos seus ecossistemas, mesmo debaixo de água.
“Esta nova tecnologia de imagem está nos permitindo diferenciar células cancerosas de células saudáveis e está abrindo novas e interessantes aplicações além da saúde”, disse Nie.
A pesquisa está publicada na revista Avanços da Ciência.
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