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非侵入性微型傳感器可測人體pH值,或有助于診斷癌癥

[2015/12/24]

    據(jù)最新一期《化學(xué)科學(xué)》雜志報(bào)道,加拿大研究人員開發(fā)出一種可更準(zhǔn)確測量pH值的微型傳感器,或有助更好地理解和診斷包括癌癥在內(nèi)的一系列疾病。
    多倫多大學(xué)士嘉堡分校化學(xué)系助理教授張曉安稱,在活生物系統(tǒng)中實(shí)時(shí)檢測pH值,對(duì)于探測和理解pH值失衡導(dǎo)致的相關(guān)疾病至關(guān)重要。如低pH值與囊性纖維化、局部缺血以及癌癥的病理狀況密切相關(guān)。pH值信號(hào)可用于診斷疾病及監(jiān)測治療效果,了解人體組織內(nèi)的pH值在何時(shí)何地發(fā)生顯著變化是非常重要的。因此,迫切需要找到一種可進(jìn)行深入、精確的探查,同時(shí)又確保不入侵組織的新方法。
    張曉安團(tuán)隊(duì)使用核磁共振光譜技術(shù)開發(fā)的微型傳感器,可以非侵入方式在原子水平對(duì)分子進(jìn)行非常詳細(xì)的觀察。研究人員將大腸桿菌細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,完成了對(duì)卵母細(xì)胞(魚卵細(xì)胞)的傳感器測試。
    pH值是對(duì)質(zhì)子(附著于其他分子的微小帶電粒子)活性的測定。質(zhì)子活性很難在組織中測量,因?yàn)橘|(zhì)子移動(dòng)迅速,難以用常規(guī)核磁共振的時(shí)間尺度來捕獲分子位置。利用核磁共振測量pH值的主要挑戰(zhàn)在于,在不同的質(zhì)子化狀態(tài)(附著或不附著)對(duì)分子進(jìn)行精細(xì)成像。既有核磁共振技術(shù)無法對(duì)不同質(zhì)子態(tài)的實(shí)時(shí)測量提供足夠的精度。
    張曉安團(tuán)隊(duì)研發(fā)的傳感器,則通過一種緩慢的質(zhì)子交換機(jī)制,提供了獨(dú)特的解決方案。該探測器可減緩質(zhì)子運(yùn)動(dòng),并觀察不同狀態(tài)下的質(zhì)子,從而使測量變得更為靈敏和精確。該傳感器雖為醫(yī)療成像設(shè)計(jì),但亦可擴(kuò)展到環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)乃至食品生產(chǎn)和質(zhì)量控制等其他應(yīng)用領(lǐng)域。

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