近日，大連化物所微型分析儀器研究組（105組）耿旭輝研究員、關(guān)亞風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)與大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院田曉峰教授、張寧副教授團(tuán)隊(duì)，大連海事大學(xué)理學(xué)院王桂秋教授團(tuán)隊(duì)合作，在高靈敏近紅外激光誘導(dǎo)熒光檢測器（LIF）研制及其在甲狀旁腺探測中的應(yīng)用方面取得新進(jìn)展。
甲狀旁腺（PG）主要調(diào)控人體鈣磷平衡，大小約為3至8mm，術(shù)中辨認(rèn)非常困難。因此，PG在頸部手術(shù)中有誤切或漏切的風(fēng)險。目前，術(shù)中PG辨識主要依靠外科醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)結(jié)合病理診斷。近年來，研究表明近紅外自熒光探測技術(shù)可無創(chuàng)、準(zhǔn)確地辨識PG，具有較高的特異性和靈敏度。然而，目前臨床應(yīng)用的探測儀因體積較大、自熒光發(fā)光機(jī)制不明等原因并未得到廣泛應(yīng)用。
本工作中，合作團(tuán)隊(duì)研制了高靈敏近紅外光纖式LIF并應(yīng)用于PG探測。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了20°夾角光纖探頭，減少了探測“盲區(qū)”和反射光的收集，相比于共線式集束探頭，靈敏度提高了53.4%，短期波動和長期漂移分別降低了61.1%和58.3%；在發(fā)射光路中增設(shè)二向色鏡模塊，基線和噪音分別降低了96.7%和92.1%，信噪比提高約9倍。該LIF對CF790染料的檢測下限為5.1×10-14mol/L，比已報(bào)道的光纖式LIF低數(shù)百倍；將研制的LIF原理樣機(jī)應(yīng)用于離體病變的PG樣本探測，準(zhǔn)確率高于文獻(xiàn)報(bào)道平均水平。目前，合作團(tuán)隊(duì)已研制出手持式PG探測器，未來將應(yīng)用于術(shù)中原位PG探測辨別。本研究對推動光纖式LIF技術(shù)的發(fā)展和PG探測辨別具有重要意義。
耿旭輝、關(guān)亞風(fēng)團(tuán)隊(duì)長期從事高靈敏小型LIF及應(yīng)用研究，采用小型、廉價的激光二極管替代激光器為光源、自主研制的硅基弱光探測器替代進(jìn)口光電倍增管（PMT）探測熒光，研制出緊湊式共聚焦LIF，對熒光素檢測下限為3×10-12M，功耗和開機(jī)平衡時間優(yōu)于進(jìn)口儀器（Talanta，2018）；用高亮度、長斯托克位移熒光探針標(biāo)記的抗體進(jìn)行免疫熒光標(biāo)記，首次定量分析了單個白血病細(xì)胞中的active caspase3蛋白，檢測下限為7個分子（91pL檢測體積內(nèi)）（Analytical Chemistry，2019）；設(shè)計(jì)了球面二向色反光鏡，將檢測池放置在球心而非常規(guī)的反光鏡的焦點(diǎn)上，對熒光素鈉檢測下限為1.5×10-13M或8.9個熒光素鈉分子（98 pL檢測體積內(nèi)）（Analytical Chemistry，2020）。
研究成果以“A Highly Sensitive Optical Fiber Based Near-infrared Laser Induced Fluorescence Detector (LIF) for Parathyroid Gland Detection”為題，發(fā)表在《傳感器和執(zhí)行器B-化學(xué)》（Sensors and Actuators B: Chemical）上。該工作的第一作者是大連化物所105組聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生段逸。以上工作得到了遼寧省“興遼英才計(jì)劃”青年拔尖人才、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。(文/段逸 圖/王傳亮)
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