近日，我國科研人員開發(fā)了一種新型太赫茲光聲系統(tǒng)，在無針診斷領(lǐng)域邁出了重要一步。該系統(tǒng)克服了水干擾，無需抽血或標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了對(duì)活體小鼠鈉水平的實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過人體實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了其走向臨床應(yīng)用的潛力與可行性。
據(jù)悉，該研究成果由天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院教授田震、副教授李嬌、博士生姚怡昕取得，并于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上發(fā)表。
太赫茲波位于微波與中紅外波段之間，具有低能量、組織無害性、弱散射性等優(yōu)勢(shì)，并能敏感捕捉生物結(jié)構(gòu)功能變化，是理想的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)工具。但太赫茲波容易被水吸收，太赫茲生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用長(zhǎng)期面臨兩大挑戰(zhàn)：如何排除復(fù)雜樣本中水分子的干擾，以及穿透厚生物組織實(shí)現(xiàn)在體探測(cè)。
太赫茲光聲可在體無標(biāo)記檢測(cè)血鈉離子。（受訪者供圖）
血鈉精準(zhǔn)測(cè)量對(duì)脫水癥、腎臟疾病及部分神經(jīng)/內(nèi)分泌紊亂的診療至關(guān)重要。該研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種結(jié)合光聲檢測(cè)與太赫茲光譜技術(shù)結(jié)合的檢測(cè)系統(tǒng)，可長(zhǎng)期無創(chuàng)監(jiān)測(cè)血液鈉濃度。
田震介紹，該系統(tǒng)通過模塊化系統(tǒng)發(fā)射太赫茲波，激發(fā)血液中鈉離子振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，經(jīng)超聲換能器捕獲信號(hào)。這種光聲檢測(cè)技術(shù)將吸收的太赫茲能量轉(zhuǎn)化為聲波，有效克服了水分子對(duì)太赫茲波的強(qiáng)吸收干擾，可在無標(biāo)記條件下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)活體小鼠血鈉濃度，人體志愿者的試驗(yàn)也顯示出積極結(jié)果。
“該系統(tǒng)未來不僅能檢測(cè)血鈉，還有望通過太赫茲特征吸收譜識(shí)別鉀離子和鈣離子等其他離子、糖類、蛋白質(zhì)、酶等多種生物分子，發(fā)展前景廣闊。”李嬌說。
近日，我國科研人員開發(fā)了一種新型太赫茲光聲系統(tǒng)，在無針診斷領(lǐng)域邁出了重要一步。該系統(tǒng)克服了水干擾，無需抽血或標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了對(duì)活體小鼠鈉水平的實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過人體實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了其走向臨床應(yīng)用的潛力與可行性。
據(jù)悉，該研究成果由天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院教授田震、副教授李嬌、博士生姚怡昕取得，并于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上發(fā)表。
太赫茲波位于微波與中紅外波段之間，具有低能量、組織無害性、弱散射性等優(yōu)勢(shì)，并能敏感捕捉生物結(jié)構(gòu)功能變化，是理想的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)工具。但太赫茲波容易被水吸收，太赫茲生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用長(zhǎng)期面臨兩大挑戰(zhàn)：如何排除復(fù)雜樣本中水分子的干擾，以及穿透厚生物組織實(shí)現(xiàn)在體探測(cè)。
太赫茲光聲可在體無標(biāo)記檢測(cè)血鈉離子。（受訪者供圖）
血鈉精準(zhǔn)測(cè)量對(duì)脫水癥、腎臟疾病及部分神經(jīng)/內(nèi)分泌紊亂的診療至關(guān)重要。該研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種結(jié)合光聲檢測(cè)與太赫茲光譜技術(shù)結(jié)合的檢測(cè)系統(tǒng)，可長(zhǎng)期無創(chuàng)監(jiān)測(cè)血液鈉濃度。
田震介紹，該系統(tǒng)通過模塊化系統(tǒng)發(fā)射太赫茲波，激發(fā)血液中鈉離子振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，經(jīng)超聲換能器捕獲信號(hào)。這種光聲檢測(cè)技術(shù)將吸收的太赫茲能量轉(zhuǎn)化為聲波，有效克服了水分子對(duì)太赫茲波的強(qiáng)吸收干擾，可在無標(biāo)記條件下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)活體小鼠血鈉濃度，人體志愿者的試驗(yàn)也顯示出積極結(jié)果。
“該系統(tǒng)未來不僅能檢測(cè)血鈉，還有望通過太赫茲特征吸收譜識(shí)別鉀離子和鈣離子等其他離子、糖類、蛋白質(zhì)、酶等多種生物分子，發(fā)展前景廣闊。”李嬌說。
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