Darpa看不见的男人：用鱿鱼状透明度设计的人体细胞

上面的黑白显微镜图像有助于UCI研究人员识别鱿鱼反射蛋白纳米结构存在于人体细胞中（暗区，其中一些由白色箭头表示）。面板的颜色显示了通过给定区域行进的光的关联路径长度（红色对应于较长的路径长度和蓝色对应于较短的路径长度）。

BioinSpired研究将朝向本质上半透明组织的第一步。

章鱼，鱿鱼和其他海洋生物可以通过在他们的身体中使用专门的组织来操纵光线的传播和反射，现在加州大学的研究人员进行了操作，欧文已经设计了人类细胞具有相似的透明能力。

在今天在自然通信发表的一篇论文中，科学家们描述了他们如何利用Cephalopod皮肤的灵感来赋予哺乳动物细胞，以可调透明度和光散射特性。

“对于千年来说，人们对透明度和隐形感到着迷，这引发了哲学猜测，科学小说作品和学术研究，”化学和生物分子工程中的博博博士生，艾鲁利··邓···邓····邓···邓····邓···邓··学生。“我们的项目 - 这在科学中心的领域，在设计和工程蜂窝系统和组织中，具有可控性能，用于传播，反射和吸收光。”

Chatterjee在UCI Gorodetsky，UCI副教授的化学与生物分子工程学教授的实验室工作，探索Cephalopods的变色能力如何模仿，以开发独特的技术，使人们受益。他的团队的BioinSpired Research导致红外伪装和其他先进材料的突破性发展。

对于这项研究，该组织从雌性Doryteuthis Opalescens鱿鱼的方式吸引了灵感，通过动态切换到从几乎透明地对不透明的白色的地幔切换条纹来逃避捕食者。然后，研究人员借用了一些涉及这种生物覆盖技术的细胞间蛋白质颗粒，并发现一种方法将它们引入人细胞中以测试光散射功率是否可转移到其他动物。

这种鱿鱼种类具有称为睫毛的专用反射细胞，​​可以改变它们的散射光线。在这些细胞内是白蛋白酶，由称为反射素的蛋白质组成的膜结合颗粒，其可以产生彩虹色伪装。

在他们的实验中，研究人员培养了人胚胎肾细胞并遗传地设计了它们以表达反射素。他们发现蛋白质将以无序的布置组装成细胞的细胞质中的颗粒。它们还通过光学显微镜和光谱扫视，即引入的基于反射素的结构导致细胞改变光的光散射。

“我们惊讶地发现，细胞不仅表达了反射素，而且还将蛋白质包装在球体纳米结构中并在整个细胞的身体中分布它们，”这项研究的合作社戈多多茨基说。“通过定量相显微镜，我们能够在与细胞内的细胞质相比时确定蛋白质结构具有不同的光学特性;换句话说，他们几乎在他们的本地Cephalopod睫毛中表现出了光学表现。“

在该研究的另一个重要部分，该团队测试了反射率是否可能通过外部刺激切换和关闭。它们夹在涂层玻璃板之间的细胞并涂覆不同浓度的氯化钠。测量细胞传播的光量，它们发现暴露于更高钠水平的钠散射更多的光线，并从周围环境中脱颖而出。

“我们的实验表明，这些效果在工程细胞中出现，但不在缺乏反射蛋白颗粒的细胞中，证明了用于调节人体细胞中的光散射性能的潜在有价值的方法，”Chatterjee说。

虽然看不见的人类仍然坚持科幻小说领域，但Gorodetsky表示，他的团队的研究可以在近期提供一些有形的益处。

“该项目表明，它可以通过Celphalopods的睫毛引发的刺激反应光学性质开发人体细胞，并且表明这些惊人的反射蛋白可以在外国细胞环境中保持其性质，”他说。

他表示，新知识还可以打开使用反射素作为一种用于医学和生物学显微镜应用的新型生物分子标记的可能性。

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参考：Atrouli Chatterjee，Juana Alejandra Cerna Sanchez，Toyohiko Yamauchi，Vanessa Taupin，Justin Couvrette and Alon A.Gorodetsky，2220年6月2日，自然信息，Juanda yamauchi，Tumana Alejandra Cerna Sanchez。
10.1038 / S41467-020-16151-6

该项目得到了国防应用研究项目机构和科学研究空军办公室的支持，也涉及加州大学，圣地亚哥和哈马提州照片的研究人员。