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太赫兹波生物医学应用

发布日期:2015-06-15

    太赫兹波技术在医学上应用广泛

    “相较于现有医学成像技术,太赫兹波光谱成像技术具有更独特、更适用的物理特征。”西南医院检验科主任、973项目首席科学家府伟灵教授说,由于太赫兹波具有反应物质结构与性质的指纹特性,并且光子能量低,远远小于X射线能量,不会对生物大分子、生物细胞和组织产生有害电离,特别适合于对生物组织进行活体检查。

    太赫兹波是频率在0.1—10THz的电磁波,处于宏观电子学向微观光子学过渡的波段。国际上,太赫兹生物医学研究随着欧盟2000年设立的国际联合项目“THz-Bridge”正式启动。美国政府将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一,日本将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首,并将生物医学应用列为主要方向之一,欧洲也连续10年将生物医学应用作为首要研究方向。

    太赫兹-检测医学(THz-LabMed)是当前受到极大重视,涉及医学、生物学、生物医学工程学、物理学、光学、计算机学、信息和材料等多学科的综合交叉前沿学科,是以生物医学实验诊断应用为目的,采用太赫兹(THz)波技术无标记、无损检测生物大分子、生物细胞和组织医学和物理交叉的新学科。基于THz波技术的THz-LabMed是我国与全球同步开展的THz-BioMed研究领域,可以从新的视角为检验医学提供分子、细胞和组织侦检的革命性科学手段,形成检验医学优势新学科和产业基础。

    检验医学领域迎来革命性创新机遇

    很多患者觉得身体不舒服,前往医院就诊,要准确找到病因可能需要做很多检查,如X光、CT、核磁共振等一系列放射检查,B超彩超等超声检查,还有抽血化验、病理学活检等等检查。或许,在将来的一天,我们只需要用很少的检查项目,就能快速准确的给出结论。

    据介绍,基础科学的飞速发展,极大的促进了医学疾病诊断水平的提高,使现在疾病诊断越来越迅速准确、诊断成本越来越低廉。尽管如此,目前患者要确诊大部分疾病,仍然需要通过医学检查才能确诊,并有较长的等待结果时间。为了准确查出各类常见、不常见、甚至罕见疾病,西南医院仅检验科就有1000多个检验项目。

    “放射科、检验科、超声科、病理科......这么多的检测手段、检验人员、设备试剂,都是对患者有用且必须的,但是,很多科学家都有一个科幻的想法,我们能不能让检验更简单更一站式?”府伟灵形象的比喻,如果说一站式检验是科幻电影,现在检验医学科学家做的事情,就是为这个科幻情节找理论依据和前提条件,先要有想法,未来才会有实现的可能。

    本次973太赫兹技术研究项目,就是期望通过物理学、医学等各学科顶尖科学家的共同公关,让科学家在生物医学微观和宏观领域,最终解释各种生命现象,为疾病的诊断、治疗、评估、监测和预警及后续药物设计、研发、生产和评价带来革命性改变。

    以乳腺癌和神经胶质瘤为初期研究对象

    府伟灵表示,目前规划的初步研究中,期望能够获得以乳腺癌和神经胶质瘤的离体活细胞和在体活细胞为代表的活细胞无标记检测的THz波谱表征规律和成像机制,建成生物大分子和上述特定活细胞的THz波谱表征与成像模式数据库,以及活细胞检测THz表征波谱和成像模式的智能判读与识别,为THz波活细胞无标记检测技术走向临床提供医学理论基础。

    该973项目的总体研究思路将以“活细胞无标记检测理论、技术和方法”为主线。项目以“活细胞无标记检测的特殊需求”为导向,以生物分子的THz波谱表征规律为起点,通过生物医学和物理学等多学科交叉研究模式,在前期相关工作基础上,通过采用系列技术手段解决THz波无标记检测灵敏度、特异性、水敏感性和安全性问题,实现离体和在体活细胞的THz波无标记检测,阐明THz波活细胞无标记检测方法和技术在生命科学中应用的理论、机制和规律,创建较完善的THz波生物医学成像国家级研究体系、研究团队和研究基地,引领THz波成像方法和技术在生命科学领域的实际应用。