尋找癌細胞的照妖鏡以開發黃金納米粒子癌癥檢測法

以開發黃金納米粒子癌癥檢測法

　　以色列物理學家研發使用黃金納米粒子檢測早期癌癥的方法首次通過人體測試。以色列巴伊蘭大學納米科技及先進材料研究所的德奧爾·菲克斯勒教授率領的團隊，經過5年的研究證實了納米技術在癌癥早期診斷中的光明前景。他們研發的非侵入無輻射光學系統，被用于檢測腦部、頸部及口腔癌癥，也可用來檢測位于舌頭、咽喉部位的癌癥發病情況。該方法已在動物身上測試成功，最近也通過了人類測試，被確認有效。

　　幾分鐘即可檢測出癌癥且成功率超過90%

　　這種發明是如何工作的？如果一位口腔感到疼痛并伴有其他病癥的患者去看醫生，有一種令人不安的可能就是，該患者正受到口腔癌、舌癌或喉癌的折磨。醫生要求患者使用一種特殊的混合物漱口，幾分鐘后便能確認患者是否患有癌癥。

　　這樣的測試很簡單，患者只要花上幾分鐘，用含有黃金納米粒子的混合物漱口，這些粒子能夠有效給癌細胞著色，著色部位被一個專門研發的工具掃描成圖，醫生便可在電腦屏幕上查看結果。當前的臨床試驗表明，該方法可成功檢測出人類舌頭及咽喉部位的癌癥。舌癌的檢測在特拉維夫大學牙醫學院進行，咽喉癌的檢測由舍巴醫學中心耳鼻喉部完成。菲克斯勒說：“我們將試驗結果和病人活檢結果進行對比，該試驗的成功率超過90%。”

　　兩種技術手段成就這一快速檢測技術

　　菲克斯勒研發的檢測方法包括了兩種在醫學領域還未充分展示其全部潛能的技術手段，“物理擴散”技術和“納米技術”。

　　“物理擴散”技術發展于上世紀70年代末，主要的理論基礎是光束在身體器官上的反射能夠幫助檢測腫瘤。對被器官阻礙的光線擴散的研究可以顯示出器官哪一部分吸收或反射了光線，從而有助于檢測癌細胞生長。菲克斯勒說：“研究者們花費了很長時間構建模型，嘗試找出光線反射原理下器官發生了什么，然而該領域的研究停滯了一段時間，因為該模型無法確切顯示腫瘤是否被檢測到，也無法確認擴散源是否來自身體的不同部分。作為基礎研究的極好模型，事實證明它沒有多少臨床價值。”他解釋道：“被稱為漫反射的理論模型自20世紀80年代就很流行，但對癌癥的檢測不能僅依賴于光線對器官的反射這一依據，要確認癌細胞是否生長，我們需要能夠更好地描繪器官圖像的物質或微粒。”

　　“大約12年前，一種被稱為分子藥劑的新思路進入人們的視線。”菲克斯勒說。和先前尋求大體圖像的思路不同，新思路希望尋求分子層面的結論。以此思路為基礎，一種被稱為“對比成像”的方法在近十年中研發出來。運用該方法，醫生將一種秘密藥劑注射到患者身體中，植于醫生希望探測癌細胞生長的地方，從而獲得所需圖像，這種秘密藥劑就是納米粒子。其中，黃金納米粒子因其無毒且與人體具有較好的集成度而被廣泛使用。

　　“事實上，納米粒子是在我們血液中運行的小型機器人。”菲克斯勒解釋說，“當納米粒子在癌癥抗體分子中時，我們可以觀察到，這些粒子能夠黏著于癌細胞。因此無需核磁共振或CT檢查，癌細胞便可被識別出來。因為某種量子特性，黃金納米粒子在一定的波長下能夠對光線產生很強的反射作用。”

　　近年來，一種使用黃金納米粒子成像的技術被研發出來，基于這種技術的疾病探測和治療儀器隨之出現，但這種儀器有個實質問題，即如何平衡創建高清質量的圖像與所需黃金數量的關系。

　　新算法模型還可將該技術擴展于檢測其他疾病

　　菲克斯勒和他的同事對自己的探測方法不斷改進。“這就像在尋找隧道。”他解釋道，“僅探測外部環境找到隧道并不容易，有時候你需要等待有人從里面出來。我們不僅依據粒子反射的光線，同時還根據人體組織上光線擴散產生的效果檢測癌細胞。”

　　研究人員改變了黃金納米粒子傳統的球形形狀，把它做成了桿形，改變了粒子反射波的長度，使粒子更深入地穿透到人體組織中。更重要是，他們研發了一種數學算法，能將粒子反映的信息轉化成實際的圖像。“粒子穿透組織，我們看不到反射。”菲克斯勒說，“但我們可看到它們如何在人體組織內影響光擴散。基于從組織細胞反射出來的光子數量，可建立計算數學函數。”

　　菲克斯勒的方法不限于癌癥檢測，他還在開發多發性硬化癥的診斷方法。他的研究引起了國際科學界的關注， 去年6月，倫敦醫學院為他頒發獎學金，資助其之后一年在倫敦國王學院與其他科學家一同繼續此研究。44歲的菲克斯勒出生于特拉維夫，現任巴伊蘭大學先進光學顯微鏡實驗室主任。 他在瓦倫西亞大學完成博士后工作，曾在中國華南師范大學激光研究所擔任客座教授。