熒光增強傳感器可追蹤組織深處分子

  ICC訊 美國麻省理工學(xué)院工程師開(kāi)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(zhù)改善熒光信號。通過(guò)這種方法，研究人員可在組織中植入深達5.5厘米的傳感器，并且仍然獲得強烈的信號。

  科學(xué)家使用許多不同類(lèi)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)標記細胞內的分子。這些傳感器的熒光可以通過(guò)向它們照射激光來(lái)觀(guān)察。然而，這在厚而致密的組織或組織深處不起作用，因為組織本身也會(huì )發(fā)出一些熒光。這種“自發(fā)熒光”淹沒(méi)了來(lái)自傳感器的信號。

  為了克服這一限制，研究團隊開(kāi)發(fā)了一種被稱(chēng)為“波長(cháng)誘導頻率濾波（WIFF）”的新技術(shù)，使用三個(gè)激光來(lái)產(chǎn)生具有振蕩波長(cháng)的激光束。當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與自發(fā)熒光區分開(kāi)來(lái)。使用該系統，研究人員能夠將傳感器的信噪比提高50倍以上。

  這種傳感器的一種可能應用是監測化療藥物的有效性。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胞。

  但這種藥物可能有嚴重的副作用，且并非對所有患者都有效，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，從體外驗證藥物在實(shí)際腫瘤環(huán)境中的療效。

  當替莫唑胺進(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(chēng)為AIC的化合物。研究團隊設計了可以檢測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。

  這種傳感器還可以用于檢測腫瘤細胞死亡的分子特征。

  除了檢測替莫唑胺的活性外，研究人員還證明可以使用WIFF來(lái)增強來(lái)自各種其他傳感器的信號，包括此前開(kāi)發(fā)的用于檢測過(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，用于醫療診斷或監測藥物效果。相關(guān)研究論文近日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。