2017年7月22日
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南京大学研究人员研发出医疗“神器”:1 毫米肿瘤都不放过

光学在医疗领域发挥作用早已不是新鲜事,不过,利用光学探针检测肿瘤并导航肿瘤手术却是当前医疗领域中的一个重要挑战。4 月 10 日,现代快报记者从南京大学化学化工学院蒋锡群教授课题组了解到,目前该课题组研究人员创制了一种大分子光学探针,在不伤害生命体的情况下,能有效检测到一个仅为 1 毫米的肿瘤

光学很亲民,不会对人体造成伤害

据南京大学化学化工学院教授蒋锡群介绍,大多数肿瘤组织具有不同于正常组织的特异性微环境,其中有两个最基本的病理现象,一个是酸化,一个是缺氧,它们与癌症的发生、发展和转移息息相关。

在医生对病人肿瘤进行诊断时,对肿瘤进行影像分析是必不可少的环节。“现在已经有一些光学探针,可以将肿瘤标志性特征转换为光学信号表现出来。然而,由于许多肿瘤标志物在肿瘤组织和正常组织中差异并不大,且相应光学探针的灵敏度有限,因而往往难以实现对肿瘤微环境的高特异性和信噪比的光学成像。”蒋锡群教授解释,信噪比是指一个电子设备中信号与噪声的比例,信噪比数值越高,噪音越小。

针对这一难题,蒋锡群教授课题组的研究人员提出了一种连续放大肿瘤微环境信号的策略,创制了一种对酸化和缺氧连续响应的大分子光学探针。

“有针对性就更容易获取目标,成像将更加有准确性。”蒋锡群老师表示,光学成像相比于现在的 X 光“拍片子”、CT、核磁共振等机器,基本不会对人类身体产生副作用,成本也不高。

探针很精准,能检测到 1 毫米肿瘤

了解了大分子光学探针的原理,那么具体在医疗过程中,这个“神器”该如何操作呢?

现代快报记者了解到,大分子光学探针使用时,会在正常组织中发射出较弱的红色荧光,而在进入实体肿瘤之后,探针会首先对肿瘤的微酸性微环境进行响应,并转换成一种具有近红外荧光的“报信员”,接着,“报信员”还能进一步对肿瘤的低氧微环境进行响应,伴随着其近红外荧光发射强度的增强。通过荧光强度的连续增强,有效地实现对肿瘤微环境信号的两步放大。

蒋锡群教授告诉现代快报记者,小鼠肿瘤模型的测试结果显示,在小白鼠肿瘤肝脏转移模型中,该探针能够高灵敏地检测到 1 毫米大小的微小肿瘤转移灶。“现在医学提倡精准治疗,大分子光学探针能很好地帮助医生实现这一目标。”

据介绍,这种新型光学探针不仅可以用于肿瘤早期检测,而且在肿瘤手术时,该探针就像 GPS 定位仪,将医生没切干净的肿瘤照亮,由此达到精准手术、精准治疗。

目前,该研究成果在 4 月 10 日在线发表于《自然·生物医学工程》上,第一作者为南京大学郑先创博士。