熒光增強(qiáng)傳感器可追蹤組織深處分子

  ICC訊 美國(guó)麻省理工學(xué)院工程師開發(fā)出一種用于激發(fā)任何熒光傳感器的新型光子技術(shù)，其能夠顯著改善熒光信號(hào)。通過(guò)這種方法，研究人員可在組織中植入深達(dá)5.5厘米的傳感器，并且仍然獲得強(qiáng)烈的信號(hào)。

  科學(xué)家使用許多不同類型的熒光傳感器，包括量子點(diǎn)、碳納米管和熒光蛋白質(zhì)，來(lái)標(biāo)記細(xì)胞內(nèi)的分子。這些傳感器的熒光可以通過(guò)向它們照射激光來(lái)觀察。然而，這在厚而致密的組織或組織深處不起作用，因?yàn)榻M織本身也會(huì)發(fā)出一些熒光。這種“自發(fā)熒光”淹沒了來(lái)自傳感器的信號(hào)。

  為了克服這一限制，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種被稱為“波長(zhǎng)誘導(dǎo)頻率濾波（WIFF）”的新技術(shù)，使用三個(gè)激光來(lái)產(chǎn)生具有振蕩波長(zhǎng)的激光束。當(dāng)這種振蕩光束照射到傳感器上時(shí)，它會(huì)使傳感器發(fā)出的熒光頻率增加一倍。這使得研究人員很容易將熒光信號(hào)與自發(fā)熒光區(qū)分開來(lái)。使用該系統(tǒng)，研究人員能夠?qū)?A href="http://m.odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e4%bc%a0%e6%84%9f%e5%99%a8&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">傳感器的信噪比提高50倍以上。

  這種傳感器的一種可能應(yīng)用是監(jiān)測(cè)化療藥物的有效性。為了證明這一潛力，研究人員將重點(diǎn)放在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤上。這種癌癥的患者通常選擇接受手術(shù)，盡可能多地切除腫瘤，然后接受化療藥物替莫唑胺，以消除任何剩余的癌細(xì)胞。

  但這種藥物可能有嚴(yán)重的副作用，且并非對(duì)所有患者都有效，所以研究人員正在研究制造小型傳感器，這樣就可以植入腫瘤附近，從體外驗(yàn)證藥物在實(shí)際腫瘤環(huán)境中的療效。

  當(dāng)替莫唑胺進(jìn)入人體后，它會(huì)分解成更小的化合物，其中包括一種被稱為AIC的化合物。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了可以檢測(cè)AIC的傳感器，并表明他們可以將其植入動(dòng)物大腦中5.5厘米深的地方，甚至能夠通過(guò)動(dòng)物的頭骨讀取傳感器發(fā)出的信號(hào)。

  這種傳感器還可以用于檢測(cè)腫瘤細(xì)胞死亡的分子特征。

  除了檢測(cè)替莫唑胺的活性外，研究人員還證明可以使用WIFF來(lái)增強(qiáng)來(lái)自各種其他傳感器的信號(hào)，包括此前開發(fā)的用于檢測(cè)過(guò)氧化氫、核黃素和抗壞血酸的基于碳納米管的傳感器。

  研究人員說(shuō)，新技術(shù)將使熒光傳感器可跟蹤大腦或身體深處其他組織中的特定分子，用于醫(yī)療診斷或監(jiān)測(cè)藥物效果。相關(guān)研究論文近日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。