在自然界中，許多生物展示出比人類更細膩的感官能力。例如，海龜能感知地球磁場，螳螂蝦偵測偏振光，大象聽見低頻聲波，而蝴蝶則能感知包括紫外線在內的更廣泛顏色範圍。
這些特殊能力啟發了伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校研究團隊開發一種新型成像傳感器，能“看見”紫外光。這項技術利用堆疊光電二極體和鈣鈦礦納米晶體（PNCs）來捕捉不同波長的紫外光，能夠區分癌細胞和正常細胞，準確率高達99%。該研究由電氣與計算機工程教授維克托·格魯夫（Viktor Gruev）和生物工程教授尚明·聶（Shuming Nie ）領導，成果已發表於《科學進展》期刊。
格魯夫教授指出，他們從蝴蝶的視覺系統獲得靈感，該系統能感知紫外光譜的多個區域。人類的視覺系統由三種光感受器組成，可識別紅、綠、藍色組合的顏色，而蝴蝶的複眼則包含六種以上光感受器，其中包括對紫外線和寬帶光敏感的感受器。例如，柑橘鳳蝶（Papilio xuthus）除了有藍色、綠色和紅色感受器外，另外還擁有紫色、紫外線和寬帶感受器。蝴蝶體內的螢光色素能將紫外光轉化為可見光，增強其對顏色和環境細節的感知。
為模擬鳳蝶的紫外光感應機制，UIUC團隊結合了PNCs和層狀矽光電二極體。PNCs是半導體納米晶體，具有量子點般的獨特性質，其大小和組成的改變會影響其吸收和發射特性。在新型傳感器中，PNC層吸收紫外光子並重新發射為可見光，隨後被矽光電二極體探測。
這項技術在醫療保健領域具有重大意義，特別是在癌症診斷和手術中。由於癌症組織含有多種生物醫學標記，其「濃度通常超過正常細胞中的胺基酸、蛋白質和酵素」。在紫外光的激發下，這些標記會產生發光現象，並在紫外光和部分可見光譜範圍內發出螢光，使得新同感應器能以高達99%的信心區分它們。格魯夫、聶及其團隊希望這種感應器未來能在手術中應用，幫助外科醫生更精確地判斷並切除癌性組織，從而提高手術效果和安全性。
聶教授強調，這種新的成像技術不僅能區分癌細胞和健康細胞，還開啟了超越醫療領域的新穎應用。例如，它可以幫助生物學家更好地理解一些能看見紫外光的物種的獵食和交配習性。此外，將傳感器置於水下，可以幫助深入了解水下生態，因為許多水下動物能看見並利用紫外光。這項技術的發展不僅是科技創新的代表，也體現了從自然界中獲得靈感的重要性，展示了科學與自然的和諧結合。
量子治療突破！諾丁漢大學團隊研發精確攻擊癌細胞的創新技術 在醫學領域，新的研究往往代表新的希望。近日，來自諾丁漢大學的一組多學科研究團隊在探索治療腦腫瘤方面達到了一個「量子」級的突破。他們已成功開發出一種能夠直接目標和消滅困難治療的腦腫瘤細胞的新方法，其關鍵在於使用電荷分子觸發細胞的自毀程序。這項革命性的研究，已於9月14日成功發表在《自然與奈米科技》期刊上。
腦瘤，尤其是來自患者的膠質母细胞（glioblastoma cells）瘤，長期以來都是一項困難以解決的醫學挑戰。這類腦癌一直都巧妙地避過了有效的治療方法。而它的致命程度也相當高，由於其五年存活率只有6.8%，而從診斷開始，患者的平均存活時間也只有八個月。不過，最近的這項研究有可能為此現狀帶來劇變。
這項研究的焦點是一種名為「生物奈米天線（Bio-nanoantennae）」的創新技術。這些「奈米天線」是由金奈米粒子製成的，並被一層特殊的氧化還原活性分子所包覆，形成一種能夠精準目標癌症細胞的工具。當這些「奈米天線」接受到特定的電刺激時，它們可以觸發癌症細胞的自毀程序，而不會對周圍的健康細胞造成任何損害。
你可以想像它們像是一群智慧型的「微型獵人」，能夠識別並鎖定癌症細胞，然後使用它們的「電刺激武器」來消滅它們，而保護周圍的健康細胞不受傷害。這不僅增加了治療的精確度，還打開了新的可能性，特別是在手術時透過噴霧或注射方式應用這些「奈米天線」，為患者帶來了一線新希望。
通過這種方法，研究人員為我們展示了一種全新的治療膠質母细胞瘤的途徑，這種方式不僅更加精準，而且更具有目的性，為我們打開了一扇通往更加有效治療腦瘤的大門。
在這個跨學科的研究團隊中，包括了來自工程學院、物理學院和醫學院的專家，他們創建了被認為是第一個「量子治療法」，利用量子信號的潛力來對抗癌症。研究的主要負責人，Frankie Rawson博士解釋說：「我們的團隊證明，癌細胞會屈服於電子的精妙舞動，這是由量子生物學這個迷人世界所指揮的。隨著生物奈米天線的出現，真正的量子療法的視野逐漸接近現實。通過精確調節量子生物電子隧道效應，這些巧妙的納米粒子產生了一系列的電信號，觸發癌細胞的自然自毀機制。」
目前，該團隊已經申請了專利，以便開始將這項技術轉化為最終的臨床應用。當然，要確保生物奈米天線對人類的安全性和有效性，還需要進行更加嚴格的研究和驗證。不管如何，這項研究依舊展示了量子治療法作為一種新技術與生物學溝通的橋樑，更打開量子生物學在醫學領域的無限可能，使人們對未來的癌症治療充滿了希望和期待。
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