作為一個先進的醫(yī)學(xué)診斷工具,振動光譜成像技術(shù)可以獲取活細胞的圖像,有望用于癌癥和其他疾病的早期檢測。
高速光譜圖像可以觀察活細胞內(nèi)代謝過程的快速變化,可以實現(xiàn)大面積組織成像,從而能夠掃描整個器官。
“例如,我們將可以通過食道或膀胱的成像進行腫瘤的診斷,”普渡大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)(Weldon School of Biomedical Engineering)化學(xué)系教授Ji-Xin Cheng說,“如果一毫秒每像素,需要10分鐘獲取一個圖像,這個速度太慢,不能看到細胞內(nèi)發(fā)生了什么,現(xiàn)在我們可以在兩秒鐘內(nèi)完成一個完整的掃描?!?/P>
這項技術(shù)標志著使用受激拉曼散射來實現(xiàn)微秒振動光譜成像的新方法,該方法在激光的照射下,可以通過測量它們的振動光譜來識別和追蹤某些分子,相當于是一種光譜指紋。
研究結(jié)果發(fā)在3月27日的自然出版集團(Nature Publishing Group journal,NPG)的Light: Science & Application雜志上。
這種成像技術(shù)是免標記的,也就意味著它不需要用染料去標記樣品,在診斷方面的應(yīng)用非常吸引人。新系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是它可以結(jié)合流式細胞技術(shù),每秒看一百萬個細胞。
“比如,你可以觀察病人的血液樣本中大量的細胞以檢測腫瘤,你也可以通過內(nèi)窺鏡直接觀察器官,” 普渡大學(xué)Discovery Park的Birck納米技術(shù)中心,Label-free成像實驗室科學(xué)主任Cheng說,“這些功能將會改變拉曼光譜在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。每個細胞有許多細胞器,光譜學(xué)可以告訴我們這些細胞器里有什么,而其他技術(shù)實現(xiàn)不了?!?/P>
本文的工作由Cheng;已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生Chien-Sheng Liao、Junjie Li 和 Seung-Young Lee;研究科學(xué)家Mikhail Slipchenko;博士后研究助理Ping Wang;普度大學(xué)Jonathan Amy Facility的前工程師Robert Oglesbee等完成。
作為對以上觀念的論證,研究人員證明了新系統(tǒng)可以觀察人類癌細胞是如何代謝維生素A,以及藥物是如何分布在皮膚上。
這項技術(shù), 速度比最先進的商業(yè)拉曼顯微鏡快1000倍,在Jonathan Amy Facility以電子器件得以實現(xiàn),稱為32路調(diào)諧放大器陣列,或者TAMP 陣列。此項新技術(shù)已經(jīng)申請兩項專利。Cheng表示在教大學(xué)生人耳如何放大聲音的過程中獲得這種成像技術(shù)想法的靈感。