作者:廖洋 车慧卿 来源:中国科学报 发布时间:2023/6/13 20:36:01
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脑胶质瘤医工交叉精准诊疗研究获进展

 

近日,山东大学齐鲁医院神经外科教授李刚、副研究员薛皓团队与微电子学院教授张翼飞团队在国际期刊《传感器和执行器b:化学》发表了研究成果,该研究基于自主研发的太赫兹—超材料生物传感器,实现了脑胶质瘤辅助治疗敏感性的快速精准评估,为制定脑胶质瘤个体化治疗方案提供了新的思路和方法。

脑胶质瘤的高异质性导致胶质瘤患者对各种辅助治疗表现出不同的敏感性,如放疗、化疗和免疫治疗等,制定个体化的治疗方案对其预后至关重要。

研究人员通常利用患者来源的原代肿瘤细胞、类器官或肿瘤异种移植模型进行药敏检测。然而,这种检测方案需要结合传统的生物学实验来评估治疗效果,经典的标记检测方法耗时较长且检测流程繁琐,而无标记的光谱和电化学检测技术灵敏度较低,容易出现假阳性。因此,迫切需要一种新的技术来快速、精准地评估辅助治疗效果,指导脑胶质瘤个体化治疗方案的制定。

太赫兹(terahertz,THz)波是一种频率波段在0.1-10THz的电磁波,蛋白质、DNA等许多生物大分子的旋转振动能级均处于该波段,且其能量低、穿透性强、方向性好。此外,超材料由具有非自然光学特性的周期性人工原子组成,它们增强的局部场极大地促进了THz波和生物分析物在亚波长尺度上的相互作用。

近年来,结合MTMs提高检测灵敏度的THz技术得到迅猛发展,并广泛应用于生物分子指标和细胞学特征检测等生物医学领域。基于此,李刚与张翼飞团队设计研发了一种“插指样”电L-C MTMs(ELC-MTMs)生物传感器芯片,并合成适配芯片的聚二甲基硅氧烷细胞培养腔,最终组装成“插指样”电L-C MTMs 生物传感器。

实验结果证实,该生物传感器能够实时监测辅助治疗处理下胶质瘤的细胞数量和活性状态变化,具有评估辅助治疗敏感性,指导脑胶质瘤个体化治疗的潜力;相较于传统的生物学检测方法,其检测时间短,每次仅需5分钟,并且检测结果综合性指标易解读,临床应用便捷高效。

该研究得到了国家自然科学基金委、泰山学者攀登计划等项目的资助,同时得到了山东省脑功能重构省级重点实验室和山东大学脑与类脑科学研究院等平台的支持。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133887



 
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