《深圳先进院成功研制消化道内光声/超声双模内窥成像系统》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-06-07
  • ,中国科学院深圳先进技术研究院医工所生物医学光学与分子影像研究室在光声消化道内窥成像领域取得重大进展。该团队在国际上率先研制成功可进行360°全视场成像的光声/超声双模内窥成像系统,并可同时获取消化道壁血管(光声图像)和消化道壁组织结构(超声图像)的三维信息。相关科研成果以论文“In vivo photoacoustic/ultrasonic dual-modality endoscopy with a miniaturized full field-of-view catheter”发表在生物医学光学领域的旗舰期刊Journal of Biophotonics(影响因子:4.328)上。

      由于肿瘤的发生、发展及转移与肿瘤滋养血管密切相关,而在肿瘤形成的初早期,就会出现滋养血管的形态学和功能学上的变化。光声/超声双模内窥成像技术在不需要外源对比剂的条件下,即可精准获取肿瘤周边滋养血管的形态与代谢等功能信息,并同时获取消化道管壁的形态变化。因此,该技术的出现,是对现有临床诊断技术的重要补充,有望为提高早癌的诊断准确性提供重要帮助。同时,由于该系统的内窥导管,完全兼容现有临床消化内镜的活检通道,可以在不影响现有检查方法和术式的情况下,与内镜同步进行成像,这为该技术的临床应用推广提供了良好的基础。

      该项目在宋亮研究员与龚小竞副研究员的共同指导下,由林日强等核心骨干研制完成。团队目前正与北京武警总医院、广州中山第一附属医院开展合作,希望通过研究消化道癌症与疾病炎症区的血管形态、血氧饱和度等关键生物学指标,确定消化道早期癌症的光声图像特征。

      针对该技术,研究团队已申请并授权了多项发明专利,为相关技术的产业转化与推广应用奠定了基础。该项目在研究过程中获得国家自然科学基金、国家重点基础研究发展(973)计划、深圳市学科布局、深圳市基础研究、中国科学院威高计划等项目资助。

相关报告
  • 《深圳先进院研制成功新型光-电镊原型系统》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2025-01-10
    • 中新网深圳1月9日电 (索有为 周璨 马祯祥)中国科学院深圳先进技术研究院(简称“深圳先进院”)9日发布消息称,该院医工所智能医用材料与器械研究中心杜学敏研究员团队自主研制出了新型光-电镊原型系统(Photopyroelectric tweezer,PPT),可实现对不同材质、相态和形状物体的非接触、跨尺度、普适、多功能操控。新型光-电镊原型系统。研究团队供图 在过去几十年里,有多次诺贝尔奖与光镊操控技术相关。但传统光镊面临着系统复杂、光损伤、操控作用力小、操控颗粒范围窄、仅适用于透明物体等诸多挑战,严重阻碍其实际应用。 深圳先进院研制的该光-电镊能采用比传统光镊小7个数量级的光强,产生比传统光镊大7个数量级的操控作用力,进而成功实现体积范围跨越10个数量级的液滴(1皮升至10毫升)操控,并实现细胞离子通道、单个细胞到细胞聚集体的不同尺度操控,为微型机器人、类器官、组织工程和神经调控等重点前沿科技领域研究提供全新工具和方法,其应用前景广阔。 据了解,杜学敏团队从2016年开始在光-电智能材料和静电镊领域开展研究工作,基于前期工作基础,研究团队开发出全新的光-电镊。该光-电镊由两个核心元素组成:近红外激光光源和光-电转换器。 实验结果表明,研发团队提出的新型光-电镊展现出了卓越、稳定的光电转换性能,仅需每平方毫米2毫瓦的光照强度下即可产生0.26伏的表面电势,光照强度增加可增强光-电场,即便将表面介质厚度改变范围为1厘米至10厘米,电导率调整范围为1.16毫西门子每厘米至91毫西门子每厘米,其光电性能仍能保持有效。 “传统的光镊需要的光强度较高,大约为每平方毫米一千万毫瓦,会存在光损伤的问题,在微观尺度的调控可能会灼伤甚至杀死细胞。相比之下,新型光-电镊所需要的光照强度很低,通过高性能的光-电转换器产生的介电泳力操控物体,以避免光强度对生物样本的损伤。”杜学敏说。 值得关注的是,相比传统的光镊,该光-电镊所需光照强度低7个数量级,却能产生操控力高7个数量级,成功实现了不同材质(聚合物、无机物和金属)、不同相态(气泡、液体和固体)、不同形状(球体、长方体、螺旋线)和活鱼卵等物体的非接触、普适性、程序化操控。
  • 《深圳先进院成功实现黑磷基水凝胶的光控原位生物矿化》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-06-03
    • 中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员与深圳大学邵俊东副研究员等合作,成功利用黑磷的光化学活性实现了水凝胶的光控原位生物矿化。相关论文"Photochemical Activity of Black Phosphorus for Near-Infrared Light Controlled In Situ Biomineralization"发表在国际著名学术期刊《先进科学》( Advanced Science )上,影响因子15.804。论文第一作者是邵俊东博士,通讯作者是喻学锋研究员。 近年来,二维黑磷优异的近红外光热效应、生物相容性和生物可降解性,使其在光热治疗、药物 / 基因递送、生物成像和生物传感器等生物医学领域中引起了广泛关注。其中,黑磷的生物可降解性是其区别于其它无机二维光热材料最重要的特性,它可以在水和氧气的作用下,降解成人体必需的磷酸盐( P O 4 3- )。 针对这一 特性 , 研究团队 揭示了 黑磷的光化学活性,并研究了黑磷基水凝胶的近红外光控原位生物矿化现象和潜在用途。 磷酸盐( P O 4 3- )和钙离子( Ca 2+ )的生物矿化过程在人体硬组织如牙齿和骨骼等的形成与再生过程中起到了至关重要的作用。然而在生物体内,生物矿化过程通常是自发进行的,受生物体内的生物大分子控制,很难在体外实现人为调控。然而,黑磷优异的近红外光响应特性和生物可降解性能,为实现可控的生物矿化提供了可能。研究结果显示,近红外光照不仅增强了黑磷的化学活性,促进了黑磷向磷酸盐( P O 4 3- )转化的降解过程,还加剧了磷酸盐( P O 4 3- )与钙离子( Ca 2+ )的反应过程,最终实现了可控的原位生物矿化。在此过程中,黑磷不仅是生物矿化的引发剂和调节器,还可以作为成核位点并提供生物矿化必需的磷源 ——磷酸盐( P O 4 3- )。研究团队随后将黑磷与水凝胶复合,利用 3 D 打印技术制备了骨组织工程支架,并实现了其近红外光控原位生物矿化。相关研究成果进一步 拓展了黑磷的生物医学应用,并在生物材料领域,特别是组织工程中具有巨大的应用潜力。 本项研究得到了中国科学院前沿科学研究重点计划、广东特支计划、国家自然科学基金 等项目的资助。