複製鳳蝶的「眼睛｣，以 99% 靈敏度區分癌細胞和正常細胞

海龜憑藉對地球磁場的敏感度，不會在茫茫大海迷路；大象可以聽到 14~16Hz 的聲音，一些鯨魚甚至可以聽到低至 7 赫茲的聲音，人類總能從動物身上學到很多事物，好比現在鳳蝶為靈感，成功用紫外線檢測癌細胞。

蝴蝶能夠感知紫外線光譜中的多個區域，為了複製蝴蝶的「眼睛｣，美國伊利諾大學香檳校區研究人員開發新型影像感測器，電機與電腦工程教授 Viktor Gruev 表示，團隊採用分層光電二極體和鈣鈦礦奈米晶體，能夠檢測多個紫外線光譜，並以 99% 的靈敏度區分癌細胞和正常細胞。

紫外線波長比可見光短，但比 X 射線長，根據不同的波長範圍，紫外線分為三個不同的區域：UVA、UVB 和 UVC，由於我們看不到紫外線，因此捕獲紫外線資訊具有挑戰性，尤其是辨別每個區域的微小差異。

然而蝴蝶的複眼，讓蝴蝶有六種、甚至更多的感光器，具有不同的光譜敏感性。特別是柑橘鳳蝶不僅具有藍色、綠色和紅色感光受體，還具有紫色、紫外線和寬頻的感光受體，其螢光色素也可以將紫外線轉換成可見光，輕鬆感知到可見光。

為了複製柑橘鳳蝶紫外線感測機制，團隊結合薄層鈣鈦礦奈米晶體（PNC）和分層矽光電二極體陣列。其中 PNC 是一種半導體奈米晶體，具有與量子點類似的獨特特性，藉由改變顆粒的尺寸、成分，改變材料的吸收和發射特性，如今 PNC 已成為太陽能電池和 LED 等不同感測應用的材料，且　PNC 非常擅長檢測傳統矽探測器無法偵測的紫外線，甚至比紫外線更低的波長。

在新型影像感測器中，PNC 層能夠吸收紫外光子，並重新發射綠色可見光，再由分層矽光電二極體檢測出。

癌組織中有各種生物醫學標記，且其濃度高於胺基酸、蛋白質和酵素等正常細胞，當受到紫外線激發時，這些生物標記就會發光，並在紫外線和部分可見光譜中發出螢光。

生物工程教授 Shuming Nie 表示，過去紫外線影像受到限制，這也會進一步阻礙我們偵測癌細胞，但如今團隊開發的新技術，能高靈敏度地對紫外光影像分析，並且還可以區分微小波長差異。

由於癌細胞和正常細胞具有不同濃度的標記，具有不同的光譜特徵，可以根據紫外光譜中的螢光來區分這兩類細胞。研究小組評估他們的影像設備區分癌症相關標記物的能力，發現設備能夠以 99% 的靈敏度區分癌細胞和正常細胞。

Nie 表示，這種新的影像技術使我們能夠區分癌細胞和正常細胞，也可以發掘出醫療外的新應用。