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在今天發(fā)表在《自然通訊》上的一篇論文中，科學(xué)家們描述了他們?nèi)绾螐念^足類動物皮膚中獲得靈感，賦予哺乳動物細(xì)胞以可調(diào)節(jié)的透明度和光散射特性。

UCI化學(xué)與生物分子工程專業(yè)的博士生Atrouli Chatterjee說：“幾千年來，人們一直對透明性和隱形性著迷，這激發(fā)了人們的哲學(xué)思辨，科幻小說和許多學(xué)術(shù)研究。” “我們的項(xiàng)目-絕對是科學(xué)領(lǐng)域的-集中在設(shè)計(jì)和工程具有可控特性以傳輸，反射和吸收光的細(xì)胞系統(tǒng)和組織上。”

Chatterjee在UCI化學(xué)與生物分子工程副教授Alon Gorodetsky的實(shí)驗(yàn)室工作，他長期探索如何模仿頭足類動物的變色能力來開發(fā)獨(dú)特的技術(shù)以造福人類。他的團(tuán)隊(duì)的生物啟發(fā)性研究導(dǎo)致了紅外偽裝和其他先進(jìn)材料的突破性發(fā)展。

在這項(xiàng)研究中，研究小組從雌性不透明魷魚（Doryteuthis opalescens烏賊）可以通過動態(tài)地將其地幔上的條紋從幾乎透明的白色切換為不透明的白色來逃避捕食者的方法中汲取了靈感。然后，研究人員借用了一些參與這種生物隱蔽技術(shù)的基于細(xì)胞間蛋白質(zhì)的顆粒，并找到了一種將其引入人體細(xì)胞以測試光散射能力是否可以轉(zhuǎn)移給其他動物的方法。

這種魷魚具有專門的反射細(xì)胞，??稱為無色細(xì)胞，可以改變它們散射光的方式。在這些細(xì)胞中是無色小體，是由膜結(jié)合的顆粒，由稱為反射蛋白的蛋白質(zhì)組成，可產(chǎn)生虹彩偽裝。

在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員培養(yǎng)了人類胚胎腎細(xì)胞，并對其進(jìn)行了基因改造以表達(dá)反射蛋白。他們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)會以無序排列的方式組裝到細(xì)胞質(zhì)的顆粒中。他們還通過光學(xué)顯微鏡和光譜學(xué)觀察到，引入的基于反射蛋白的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致細(xì)胞改變其光散射。

這項(xiàng)研究的合著者Gorodetsky說：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞不僅表達(dá)了反射蛋白，而且還將該蛋白包裝成球狀的納米結(jié)構(gòu)，并將其分布在整個(gè)細(xì)胞體內(nèi)。” “通過定量相顯微鏡，我們能夠確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與細(xì)胞內(nèi)部的細(xì)胞質(zhì)相比具有不同的光學(xué)特性；換句話說，它們的光學(xué)行為幾乎與它們的天然頭足類固色體相同。”

在研究的另一個(gè)重要部分，研究小組測試了是否可以通過外部刺激來打開和關(guān)閉反射率。他們將細(xì)胞夾在有涂層的玻璃板之間，并使用不同濃度的氯化鈉。通過測量細(xì)胞傳播的光量，他們發(fā)現(xiàn)那些暴露于較高鈉水平的細(xì)胞散射的光更多，并且與周圍環(huán)境相比更引人注目。

查特吉說：“我們的實(shí)驗(yàn)表明，這些作用出現(xiàn)在工程細(xì)胞中，而不出現(xiàn)在缺乏反射蛋白顆粒的細(xì)胞中，這表明了一種潛在的有價(jià)值的方法來調(diào)節(jié)人細(xì)胞的光散射特性。”

雖然無形的人類仍然堅(jiān)定地處于科幻小說的領(lǐng)域，但Gorodetsky表示，他的小組的研究可以在短期內(nèi)提供一些切實(shí)的利益。

他說：“該項(xiàng)目表明，有可能開發(fā)出一種受細(xì)胞足類白細(xì)胞啟發(fā)而具有刺激響應(yīng)性光學(xué)特性的人類細(xì)胞，并且表明這些驚人的反射蛋白可以在外來細(xì)胞環(huán)境中維持其特性。”

他說，新知識還可能為醫(yī)學(xué)和生物顯微鏡應(yīng)用中使用反射素作為新型生物分子標(biāo)記物打開可能性。