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熒光生物顯微鏡在醫療領域的地位

文章來源: 人氣:939 發表時間:2018-01-11

今天要介紹一項與癌癥治療相關的最新科研成果。近期,韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)信息與通信工程系的科研團隊與納米和能源研究系 Eunjoo Kim 的科研團隊協力合作,開發出世界上首個多模態生物顯微鏡系統。該多模態生物顯微鏡系統可以分析手術過程中切除的腫瘤,并有助于癌癥精準切除術和腫瘤治療技術的研究。

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美國華盛頓州立大學的研究人員開發了一種低成本、便攜式的智能手機光譜儀,可以即時分析幾種樣本,捕捉腫瘤標志物,提供實驗室級別的檢測結果;日本名古屋大學的研究人員開發的新型醫療裝置,可以有效地捕捉“胞外膜泡”(EV),利用它們篩查癌癥;韓國大邱慶北科學技術院的科研團隊利用蜘蛛網微磁圖案,開發出集成生物傳感器的新型芯片實驗室平臺,它比現有生物傳感器快20倍,可應用于癌癥等疾病的早期診斷和復發診斷;巴西國家納米技術實驗室的科學家們設計出的生物傳感器,能夠快速檢測出各種癌癥以及神經疾病的相關分子。

  創新

  今天要再介紹一項與癌癥治療相關的最新科研成果。近期,韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)信息與通信工程系的科研團隊與納米和能源研究系 Eunjoo Kim 的科研團隊協力合作,開發出世界上首個多模態生物顯微鏡系統。該多模態生物顯微鏡系統可以分析手術過程中切除的腫瘤,并有助于癌癥精準切除術和腫瘤治療技術的研究。

  2017年12月13日,這項研究的論文在線發表于國際著名期刊《自然》的姐妹雜志《科學報告》(Scientific Reports)上。韓國國家研究基金贊助了作為“科學和工程基礎研究項目”的這項研究。

  技術

  簡單地說,這是一種利用癌的機械、化學和結構特性,分析腫瘤特征的成像系統。

   手術期間切除的腫瘤的病理組織學檢查是癌癥外科手術過程中一項重要的程序。特別是,如果非常小的腫瘤遺留在手術部位,它就會成為癌癥復發和轉移的主要原因。因此,精準地分析切除的腫瘤,對于搞清楚惡性腫瘤是否遺留在手術部位來說,非常有必要。

  為了分析現有的腫瘤,很有必要將切除的腫瘤發送給病理學家,并通過顯微鏡檢查樣本,從而判斷惡性腫瘤組織是否得到了恰當的切除,以及手術期間是否由必要額外切除一些組織。然而,這一過程非常耗時,而且結果也會根據內外部因素而不同。

  為了克服這些缺點,就需要使用光學顯微鏡或者超聲波。然而,這些設備卻無法用于嚴格的檢查,因為它們無法分析每個組織的深部,或者分辨率較低。

  Hwang 教授的科研團隊開發出一種基于高頻超聲波和聚光的生物顯微鏡,克服了之前開發的腫瘤分析成像系統的缺點。下圖是該多模態生物顯微鏡系統的結構圖。

   多模態生物顯微鏡系統可以展開病理分析,并同時通過聚光的多光譜成像、高頻B超以及高頻超聲波輻射成像技術,檢測癌癥手術期間切除的組織表面以及組織深處的腫瘤。

  因為光譜學成像技術定量分析了由組織表面發出的光譜指標,所以比起熒光顯微鏡,可以對于組織和癌癥區域進行更加精準地分析。高頻B超和高頻超聲輻射力成像技術,與現有的超聲成像技術相比,對于組織內部阻抗和彈性進行成像的分辨率更高,因此它們能夠高度精準地檢測深部組織以及腫瘤區域。

  研究團隊通過實驗證明:對于結腸癌患者的腫瘤組織來說,多模態生物顯微鏡系統可以從腫瘤的表面到深處,高分辨地分析腫瘤組織的機械、化學和結構特征。

  價值

  Hwang 教授表示:“我們基于高頻超聲和光學光譜,開發出世界上首個多模態的生物顯微鏡系統。它彌補了現有成像分析系統的缺陷。我們將進行進一步的研究,將這個系統開發為內窺鏡系統,應用于手術前實際的癌癥臨床診斷。

  這項研究的成果顯示:多模態生物顯微系統有望定性地研究位于體外的切除的腫瘤的特征。同時,這種多模態生物顯微鏡系統也有望通過提升腫瘤切除手術的準確率以及縮短手術時間,提升癌癥手術的效率和成功率。


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