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)鞲衅鞯男旁氡忍岣?0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。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:熒光增強(qiáng)傳感器可追蹤組織深處分子,有助于癌癥診斷或監(jiān)測(cè)
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