Cum ar putea camuflajul calmarului să contribuie la prevenirea cancerului de piele la oameni

Cum ar putea camuflajul calmarului să contribuie la prevenirea cancerului de piele la oameni

Nu a fost rezultatul dorit de oamenii de știință.

„Când am observat că și-a schimbat culoarea în lumină, am fost super enervați”, spune Leila Deravi, profesor asistent de chimie și biologie chimică la Northeastern. Asta însemna că substanța nu era suficient de stabilă pentru aplicațiile pe care le avea în vedere Deravi.

Leila Deravi, profesor asistent de chimie și biologie chimică la Northeastern. Fotografie de Adam Glanzman / Universitatea de Nord-Est

Dar dezamăgirea a fost de scurtă durată, ca Dan Wilson, un cercetător de știință la Northeastern’s Institutul de Cercetare Kostasși-a dat seama rapid că rezultatul ar putea fi transformat într-o caracteristică mai degrabă decât într-o eroare.

Wilson s-a bazat pe reacția chimică nedorită pentru a crea dispozitive de dimensiunea unui ban care își schimbă culoarea atunci când au fost expuse la o cantitate dăunătoare de radiații ultraviolete, ajutând oamenii să prevină leziunile pielii care cauzează cancer. Invenția este, în esență, un autocolant mic pe care oamenii l-ar putea pune pe o cămașă, pălărie sau costum de baie atunci când ies afară.

„Știm cu toții mai mult sau mai puțin că prea mult soare într-o zi cu indice UV ridicat este rău. Dar nu știm neapărat cum se traduce asta în timpul la soare ”, spune Wilson. „Acest lucru este menit să ofere o indicație vizuală, calitativă, despre când este posibil să fi stat prea mult timp la soare și ar trebui să vă gândiți să petreceți ceva timp la umbră sau să vă aplicați din nou crema de protecție solară.”

Dan Wilson, cercetător la Institutul de Cercetare Kostas din Northeastern din Burlington, construiește un detector sensibil la lumină UV în laboratorul Biomaterials Design Group din campusul din Boston. Fotografii de Alyssa Stone / Northeastern University

Dezvoltarea acestui dispozitiv a început nu cu oameni, ci cu calmari.

La acea vreme, Wilson era asociat de cercetare postdoctoral la Deravi Grupul de proiectare a biomaterialelor. Echipa studiază modul în care cefalopodele – creaturi marine cu tentacule, cum ar fi caracatița, calmarul și sepia – se camuflează pentru a se integra în mediul lor. Cu un accent deosebit pe calmar, cercetătorii au identificat și izolat multe mecanisme, pigmenți și reacții chimice care le permit animalelor să-și modifice aspectul cu ușurință.

Dan Wilson, cercetător la Institutul de Cercetare Kostas din Northeastern. Fotografie de Alyssa Stone / Universitatea de Nord-Est

Când a avut loc această descoperire, Wilson testa o substanță esențială pentru capacitățile de schimbare a culorii calmarilor: un pigment numit xantomatin. Molecula mică oferă pielii calmarului culoarea sa vizibilă.

Echipa lui Deravi a descoperit deja că xantomatina poate fi manipulată pentru a schimba culoarea și ea spera că ar putea fi ceva care ar putea fi integrat în materiale pentru o varietate de aplicații, cum ar fi îmbrăcămintea sau alte produse de consum. Dar pentru ca acest lucru să fie posibil, spune ea, xantomatina ar trebui să fie stabilă și controlabilă în multe medii.

Așa că, când Wilson a observat că xantomatina își va schimba culoarea atunci când este lăsată pe banca de laborator în lumina naturală ambientală, Deravi a fost inițial dezamăgit.

Dar Wilson a văzut această revelație ca pe o oportunitate. Dacă substanța reacționează la radiația ultravioletă care este lumina soarelui, atunci ar putea fi folosită ca senzor pentru exact asta. Și avea doar metoda în minte.

Wilson demonstrează modul în care fluidul activează senzorul UV, pregătindu-l să reacționeze la lumină. Fotografii de Alyssa Stone / Northeastern University

În școala absolventă, Wilson a studiat microfluidica pe hârtie. El a folosit aceste cunoștințe pentru a construi un sistem care vopsește bucăți mici de hârtie cu pigmentul xantomatin și îl activează prin apăsarea unui buton.

Dispozitivul purtabil are aproximativ dimensiunea vârfului unuia dintre degetele lui Wilson. Este format din cinci straturi subțiri de foi de plastic lucrate cu grijă și o bucată rotundă de hârtie care a fost tratată cu pigmentul și uscată. Senzorul este activat atunci când un utilizator apasă pe „buton”, un mic rezervor de lichid pe marginea dispozitivului. Această presiune împinge fluidul prin canale tăiate într-un strat mijlociu de plastic pentru a hidrata hârtia tratată. Odată ud, va reacționa sub radiația UV, trecând de la o culoare galben/portocaliu la roșu cu cât a fost mai expus.

Plasticul în sine este fabricat în mare parte din același material folosit pentru o foaie transparentă pentru un retroproiector. Există un strat de bază simplu, apoi stratul de canal, acoperit cu un strat pentru a etanșa toate canalele, cu excepția unei mici orificii la mijloc din care curge fluidul. Al patrulea strat este un distanțier, cu o gaură largă tăiată în el în care Wilson plasează cu grijă senzorul de hârtie folosind pensete lungi și subțiri. Stratul senzorului este acoperit cu o peliculă subțire de plastic utilizată în mod obișnuit în pereții sau acoperișul unei sere. Wilson a ales acest material pentru că lasă să treacă cât mai multă lumină solară.

Wilson folosește o lanternă LED UVA pentru a demonstra modul în care senzorul reacționează la lumină. Când hârtia galbenă devine roșie, aceasta a fost expusă la niveluri dăunătoare ale radiațiilor UV. Fotografii de Alyssa Stone / Northeastern University

Wilson a testat dispozitivul în multe condiții, descrise în o hartie publicat luna aceasta în jurnalul ACS Sensors și l-a calibrat pentru nivelurile UV pe care oamenii le pot experimenta într-o serie de condiții naturale.

„Cred că ești mereu surprins de cât de sigur este ora de soare”, spune el. „Depinde într-adevăr de vreme, dar pot dura câteva minute.”

Crema solară, totuși, ajută. Wilson a încercat să acopere senzorul cu protecție solară și a constatat că schimbarea culorii a avut loc mult mai lent. Utilizatorii ar putea pune protecție solară pe dispozitiv atunci când își aplică protecție solară pe propria piele, ca o modalitate de a potrivi aplicația lor cu alerta senzorului, spune el.

Cercetătorii se așteaptă ca oamenii să folosească acest dispozitiv pentru a monitoriza expunerea la soare, dar senzorul ar putea fi folosit și în alte situații în care măsurarea expunerii la lumină este utilă. De exemplu, radiațiile UV sunt adesea folosite pentru a steriliza mediile. Deravi spune că aceste autocolante ar putea fi folosite pentru a indica când o suprafață a fost expusă la radiații UV suficient de mult pentru a fi complet sterilizată.

Pentru întrebări mediavă rugăm să contactați Marirose Sartoretto la m.sartoretto@northeastern.edu sau 617-373-5718.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.