蝴蝶和癌症是兩個完全不相關的東西，一個小小的靈感，卻將它們緊密連結在一起。
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蝴蝶翅膀啟發新技術：低成本檢測癌症期別
美國加州大學聖地牙哥分校利用蝴蝶翅膀上的奈米結構，開發了一種簡單且廉價的方法，可以檢測出癌症到底是處於早期，還是晚期。研究論文於2025年2月15日刊登在《Advanced Materials》（先進材料）期刊，引起不少迴響。
這篇論文通訊作者、加州大學聖地牙哥分校Jacobs工程學院機械與航空工程學系助理教授Lisa V. Poulikakos表示，人體內纖維組織聚積形成的纖維化*，一直是許多疾病的主要特徵，包括癌症、心臟病以及神經退化性疾病等。以癌症為例，評估活體檢驗樣本的纖維化程度，有助於確定患者是處於哪一期。
然而，她認為最大的挑戰，在於就算採用目前臨床使用的各種方法，也不容易區分患者癌症到底是哪一期，而且那些依靠染色組織來凸顯腫瘤活檢樣本關鍵結構的方法，診斷結果可能流於主觀，也就是某位病理科醫師認為如此，另一位病理科醫師卻有不同解讀。
她進一步指出，儘管現在有更多更先進的影像技術，可以提供更豐富而詳實的細節，但那些儀器設備的價格都非常昂貴，大多數小型醫院和診所根本買不起，更別說那些第三世界國家的醫療院所。
如今，她們開發出來的這套技術，醫療院所現有的標準光學顯微鏡就可以輕鬆勝任，而且檢驗結果比目前採用的其他方法更客觀，也更容易量化。
*組織纖維化：腫瘤組織間質增生（desmoplasia）是導致腫瘤纖維化的一個主要原因，也是許多諸如肺腺癌、大直腸癌、肝細胞癌、胰腺癌、乳癌等惡性腫瘤所共同具有的一個特徵。（衛生福利部，2023）
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大藍閃蝶的偏振光：奈米結構與數學模型在醫療研究的應用
這個關鍵，就在一種名為大藍閃蝶（Morpho menelaus）的蝴蝶，而靈感則來自Lisa V. Poulikakos實驗室的研究生、同時也是這篇論文第一作者Paula Kirya，她曾研究過大藍閃蝶的翅膀及其光學特性，當她知道實驗室正在建立奈米結構對生物組織進行影像分析的技術時，就強烈認為大閃蝶翅膀可以派上用場。
Paula Kirya說，她一直想像蝴蝶翅膀的特性，並研究它們對不同環境的反應。既然大藍閃蝶與生俱來就有這種特性，「為什麼不利用它呢？」
她們研究發現，大藍閃蝶翅膀微細的奈米結構對偏振光（polarized light）反應強烈。偏振光是一種沿著特定方向傳導的光，而纖維化組織中關鍵結構成分的膠原纖維，也會和偏振光相互作用。
因此，她們把腫瘤活檢樣本放在一小塊大藍閃蝶的翅膀上面，接著透過光學顯微鏡觀察，再放大所蒐集到的訊號，就能更容易分析膠原纖維的密度和排列方式。
接下來她們開發出一種以瓊斯微積分為基礎、可分析偏振光的數學模型，把得到的訊號，轉化為可以衡量活檢樣本膠原纖維密度和組織程度的指標，進而判別癌症期別。經過比對，她們的結果和傳統染色方法以及先進高成本影像技術差不多，但成本更低，且更容易在醫療院所操作。
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大自然的恩賜：造就癌症篩檢的醫療平權可能性
Paula Kirya在加州大學聖地牙哥分校發佈的新聞資料表示，世界很多地方的資源有限，對早期癌症篩檢是種挑戰，如果能夠提供一種更簡單、更便宜也更容易取得的工具，就可以幫助更多患者在癌症還沒發展到更後期之前診斷出來。她們開發出來的這項技術，基本上只需要一個標準的光學顯微鏡，以及一小片的大藍閃蝶翅膀，相對簡單可行。
Lisa V. Poulikakos對於能夠利用這項技術進行各種組織診斷感到高興，她也對大自然透過大藍閃蝶翅膀及其天然微細奈米結構，啟發她們設計如此完美的解決方案，感到驚訝，「這是大自然賜給我們的禮物。」
雖然目前的研究重點是乳癌，但研究人員相信，她們的技術可以應用在多種纖維化疾病，造福更多人。
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- 關鍵字：蝴蝶、大藍閃蝶、翅膀、癌症、偏振光
Ref. : https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202407728
