近日，我國科研人員開發(fā)了一種新型太赫茲光聲系統(tǒng)，在無針診斷領(lǐng)域邁出了重要一步。該系統(tǒng)克服了水干擾，無需抽血或標記，實現(xiàn)了對活體小鼠鈉水平的實時測量，并通過人體實驗初步驗證了其走向臨床應(yīng)用的潛力與可行性。

據(jù)悉，該研究成果由天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院教授田震、副教授李嬌、博士生姚怡昕取得，并于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上發(fā)表。

太赫茲光聲可在體無標記檢測血鈉離子。

太赫茲波位于微波與中紅外波段之間，具有低能量、組織無害性、弱散射性等優(yōu)勢，并能敏感捕捉生物結(jié)構(gòu)功能變化，是理想的生物醫(yī)學(xué)檢測工具。但太赫茲波容易被水吸收，太赫茲生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用長期面臨兩大挑戰(zhàn)：如何排除復(fù)雜樣本中水分子的干擾，以及穿透厚生物組織實現(xiàn)在體探測。

時域多光譜太赫茲光聲學(xué)示意圖

血鈉精準測量對脫水癥、腎臟疾病及部分神經(jīng)/內(nèi)分泌紊亂的診療至關(guān)重要。該研究團隊研發(fā)了一種結(jié)合光聲檢測與太赫茲光譜技術(shù)結(jié)合的檢測系統(tǒng)，可長期無創(chuàng)監(jiān)測血液鈉濃度。

田震介紹，該系統(tǒng)通過模塊化系統(tǒng)發(fā)射太赫茲波，激發(fā)血液中鈉離子振動產(chǎn)生超聲波，經(jīng)超聲換能器捕獲信號。這種光聲檢測技術(shù)將吸收的太赫茲能量轉(zhuǎn)化為聲波，有效克服了水分子對太赫茲波的強吸收干擾，可在無標記條件下長期監(jiān)測活體小鼠血鈉濃度，人體志愿者的試驗也顯示出積極結(jié)果。

“該系統(tǒng)未來不僅能檢測血鈉，還有望通過太赫茲特征吸收譜識別鉀離子和鈣離子等其他離子、糖類、蛋白質(zhì)、酶等多種生物分子，發(fā)展前景廣闊。”李嬌說。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.559182