在体内使用圆偏振发光二极管检测癌症恶化

东京理工学院的研究人员(东京科技)实验展示了一种新的癌症诊断技术基于圆偏振光的散射。计算研究表明,该技术可以检测癌前病变和早期癌症的恶化。该方法可以实现使用一个内窥镜配备spin-LEDs-devices发出圆偏振光。

大多数癌症的消化系统出现在表层,然后发展到更深的层次。而表层癌治疗很容易使用内窥镜,癌已经先进到深层需要外科干预以防止转移的淋巴结或其他器官。因此,准确测量深度的癌症恶化而不会破坏组织重要的治疗相关的决策来获取有用的信息。

目前内镜诊断窄带成像技术只能证实癌症和区分肿瘤的和non-tumorous组织。很少有直接测量技术,可以提供一个定量的深度和面积癌的诊断。

解决上述问题,跨国博士领导的研究小组Nozomi Nishizawa东京理工大学最近进行了一项研究,展示一种新的癌症诊断技术使用圆偏振光。他们的研究成果已经发表在Biophotonics杂志,科学的研究被选为《华尔街日报》的封面里。

他们的方法依赖于如何圆偏振光与健康的和不健康的细胞。“圆偏振光的去极化散射从生物组织取决于细胞核的结构变化,提供有价值的信息检测癌症藏在健康组织,“Nishizawa博士解释道。团队实验证明了这一事实,近红外圆偏振光在切片组织样本含有转移的小鼠肝脏病变来源于intrasplenically注射人类胰腺癌细胞。他们观察到清晰的差异程度的圆偏振的光散射样品根据biotissue的状态,表明癌症识别用这项技术是可行的。

此外,通过计算研究数值模拟将圆偏振光的散射现象,该小组还证明了深度剖面可以通过操纵biotissues检测角度。简而言之,目标中的采样深度biotissue变得更深的发射角散射光变得接近垂直。因此,这依赖于发射的角度提供信息的深度剖面组织,或者换句话说,癌症向更深层次的发展。

然而,一个技术挑战必须解决这种诊断方法可行:圆偏振光无法穿过光纤不失其极化。因此,利用圆偏振光体内需要一个紧凑的圆偏振光的来源。一个有前途的候选人这样的来源是spin-LEDs-devices由研究人员开发的。2017年,他们成功地创建spin-LEDs能够发出几乎纯的圆偏振光在室温下。“通过结合新技术基于圆偏振光散射和spin-LED设备,我们将能够确定体内癌前病变的进展,“Nishizawa博士的言论。为此,在他们的最新研究中,研究小组设计包含圆偏振发光二极管的内窥镜探头的结构,可同时检测散射光与不同的发射角度。

研究人员希望该技术会应用在溃疡性结肠炎的诊断和酒精性肝硬变的未来。此外,它也可以应用在再生医学观察移植来说,移植手术。

---

---