近日來(lái)自斯坦福大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型成像技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的染料，新技術(shù)采用的熒光納米碳管材料可在小鼠上獲得深入數(shù)厘米的高清晰圖像。這一研究成果在線發(fā)表在《美國(guó)*院刊》（PNAS）上。

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領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是華人科學(xué)家戴宏杰教授，其早年畢業(yè)于清華大學(xué)。1992年戴宏杰進(jìn)入美國(guó)哈佛大學(xué)攻讀博士，博士畢業(yè)后師從美國(guó)來(lái)斯大學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)提名人開(kāi)展博士后研究（導(dǎo)師第二年獲諾貝爾獎(jiǎng)）。兩年后，進(jìn)入美國(guó)斯坦福大學(xué)大學(xué)擔(dān)任助理教授、副教授。2006年被評(píng)為終身教授，是該校zui年輕的終身教授。戴宏杰教授以其在納米材料研究中的突出貢獻(xiàn)，多次獲得中國(guó)國(guó)家杰出青年獎(jiǎng)，北美青年科學(xué)家獎(jiǎng)，美國(guó)國(guó)家純化學(xué)獎(jiǎng)。2009年被評(píng)選為美國(guó)藝術(shù)與*（American Academy of Arts and Science）院士。2011年2月入選*一百化學(xué)家名人堂榜單。*曾對(duì)其事跡進(jìn)行專題報(bào)道，美國(guó)《世界日?qǐng)?bào)》等許多華文報(bào)紙也都曾以大版篇幅報(bào)道。

“過(guò)去我們?cè)孟嗨频奶技{米管將藥物傳送至實(shí)驗(yàn)小鼠體內(nèi)用于治療腫瘤，然而我們并不知道藥物傳送的確切部位，”戴宏杰教授說(shuō)：“利用新型的熒光納米管技術(shù)，我們能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)藥物傳遞和實(shí)時(shí)成像，從而評(píng)估出藥物攻擊靶點(diǎn)的準(zhǔn)確度。”

在這篇文章中，研究人員將單壁納米碳管注入到小鼠體內(nèi)，并觀察到納米管隨著血液循環(huán)被傳送到小鼠的內(nèi)臟中。當(dāng)研究人員將激光投向小鼠時(shí)納米管發(fā)射出明亮的熒光，進(jìn)而研究人員通過(guò)照相機(jī)感測(cè)到納米管的近紅外線波長(zhǎng)，從而拍攝下圖像。通過(guò)這種方法，研究人員觀測(cè)到了藥物通過(guò)小鼠身體的整個(gè)過(guò)程。

新型納米管的關(guān)鍵性特點(diǎn)在于它發(fā)光的近紅外線波長(zhǎng)不同于大多數(shù)的常規(guī)染料。小鼠和人類的生物組織通常在小于900nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出自身的熒光，而這與目前常規(guī)的生物相容性有機(jī)熒光染料的波長(zhǎng)范圍有所重合。因而背景熒光會(huì)對(duì)熒光染料生成的圖像進(jìn)行干擾。戴宏杰研究小組開(kāi)發(fā)的納米管的波長(zhǎng)范圍為1000-1400nm。在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)幾乎沒(méi)有任何自然組織熒光，從而將背景“噪音”降至了zui低水平。

此外，由于近紅外波長(zhǎng)范圍越長(zhǎng)組織散射的光線就越少，納米管的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可減少光線在小鼠體內(nèi)遷移造成的圖像彌散。

在新研究中，戴宏杰與他的研究生Sarah Sherlock以及Kevin Welshe首先將納米管注射至小鼠血管中，在數(shù)秒鐘之后他們就觀察到熒光納米管通過(guò)了小鼠的肺和腎臟，并在隨后進(jìn)入到脾臟和肝臟中。研究小組在對(duì)循環(huán)納米管數(shù)字視頻圖像進(jìn)行了一種稱作“主成分分析”的處理后獲得了更高質(zhì)量的圖像。

 “脾、胰腺及腎臟的原始圖像反映的是一種泛化的信號(hào)，”Sherlock說(shuō)：“通過(guò)處理我們能夠獲取到信號(hào)的細(xì)微變化，從而分辨出通過(guò)不同器官的*信號(hào)。”

“現(xiàn)在我們就能夠真正地了解哪些物質(zhì)進(jìn)入到或阻隔在了其他器官之外，”戴宏杰說(shuō)。“盡管我之前從未想象過(guò)這些納米管能夠在動(dòng)物體內(nèi)獲得如此深入的成像。當(dāng)我看到這些圖像的時(shí)候，我不禁贊嘆道小鼠的身體都為之變得透明了。”

來(lái)源：生物通