Motyle Morpho, szczególnie te z rodziny Morpho menelaus, znane są z niezwykłych właściwości swoich skrzydeł, które stanowią doskonały przykład natury jako kreatora inżynierii nanostruktur. Skrzydła tych motyli mają wyjątkową zdolność manipulowania światłem dzięki mikro- i nanoskalowym komponentom, które są odpowiedzialne za ich intensywny, metaliczny niebieski kolor. Zamiast używać pigmentów, jak ma to miejsce w przypadku wielu innych owadów, motyle Morpho uzyskują swój kolor poprzez interakcje światła z nanostrukturami znajdującymi się na powierzchni ich skrzydeł, które są zaprojektowane, aby odbijać, załamywać i rozpraszać światło w taki sposób, że w zależności od kąta patrzenia skrzydła motyla wydają się zmieniać kolor. Ta unikalna konstrukcja powoduje, że światło spolaryzowane, przechodząc przez skrzydła, ulega bardzo specyficznemu przekształceniu, co sprawia, że stają się one doskonałym narzędziem do wykrywania subtelnych zmian w schematach molekularnych i komórkowych. Właśnie te właściwości nanostrukturalne zainspirowały naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego do zastosowania motyla Morpho w badaniach nad obrazowaniem nowotworów.

Włókna kolagenowe, które są głównym składnikiem tkanki łącznej, również reagują na światło spolaryzowane. W normalnych tkankach ich struktura jest zorganizowana w sposób, który wpływa na kierunek, w jaki światło przechodzi przez tkankę, jednak w tkankach nowotworowych włókna kolagenowe są często uporządkowane chaotycznie, tworząc nieregularne skupiska, które mogą wpływać na charakterystyki światła odbitego. W przypadku nowotworów, takich jak rak piersi, wątroby czy płuca, zmiany w układzie włókien kolagenowych mogą sygnalizować obecność guza oraz etap jego rozwoju. Badacze zauważyli, że umieszczając próbkę biopsyjną na specjalnej powierzchni wzorowanej na strukturze skrzydła motyla Morpho i oglądając ją pod mikroskopem ze spolaryzowanym światłem, można zwiększyć czułość wykrywania tych zmian. Mikro- i nanostruktury motyla powodują, że światło spolaryzowane, przechodząc przez tkankę, odbija się w sposób wzmacniający sygnały odbite od włókien kolagenowych. Dzięki temu nawet słabe sygnały, które są charakterystyczne dla wczesnych stadiów raka, stają się łatwiejsze do uchwycenia i analizy. Tkanki nowotworowe, w szczególności te w początkowych stadiach rozwoju, mogą mieć zmienioną strukturę kolagenu, który jest głównym składnikiem tkanki łącznej. W normalnych tkankach kolagen jest uporządkowany w sposób regularny, podczas gdy w tkankach nowotworowych, zwłaszcza w guzie, struktura ta jest chaotyczna, co może powodować zmiany w tym, jak tkanka oddziałuje na światło. W szczególności światło spolaryzowane przechodzące przez tkanki nowotworowe odbija się w inny sposób niż w tkankach zdrowych, co stwarza możliwość wykrywania zmian na poziomie mikroskalowym.

Badacze z UC San Diego zauważyli, że jeśli próbka biopsyjna tkanki nowotworowej zostanie umieszczona na powierzchni wzorowanej na strukturach skrzydeł motyla Morpho, światło spolaryzowane odbija się od niej w sposób, który wzmacnia sygnały słabych zmian w strukturze włókien kolagenowych. Te mikroskalowe struktury na skrzydłach motyla działają jak swoisty wzmacniacz sygnału, co umożliwia łatwiejsze uchwycenie subtelnych zmian w strukturze tkanki. Dzięki temu możliwe jest precyzyjniejsze rozróżnienie, czy nowotwór jest w stadium wczesnym, czy już bardziej zaawansowanym. Dzięki prostocie tej techniki nowa metoda może być stosowana w szerokim zakresie, w tym w krajach rozwijających się, gdzie dostęp do zaawansowanego sprzętu medycznego jest ograniczony. Użycie prostych narzędzi, które są dostępne w większości laboratoriów, sprawia, że technika ta może zostać wdrożona w szerokim zakresie zastosowań klinicznych, w tym w analizie próbek biopsji, monitorowaniu reakcji na leczenie oraz diagnostyce innych chorób, które wiążą się ze zmianami w strukturze tkanki, takich jak choroby serca. Ta nowatorska metoda obrazowania nie tylko przynosi korzyści w kontekście wczesnej diagnostyki, ale także stanowi kolejny przykład tego, jak inspiracja naturą może prowadzić do przełomowych odkryć w nauce i medycynie.