暨南大學(xué)聯(lián)合團隊在稀土熒光探針修飾光纖腫瘤診療方面取得進展

近日，暨南大學(xué)光子技術(shù)研究院關(guān)柏鷗教授團隊和藥學(xué)院張冬梅教授團隊合作在腫瘤診療方面取得重要進展，實現(xiàn)了腫瘤在體原位快速診斷與治療一體化技術(shù)，研究成果以“Fiber-Optic Theranostics（FOT）:Interstitial Fiber-Optic Needles for Cancer Sensing and Therapy”為題發(fā)表在國際期刊Advanced Science（IF:16.81 ）上。

如何戰(zhàn)勝惡性腫瘤，是現(xiàn)代科技面臨的重大挑戰(zhàn)性課題之一。人們一直在努力尋找更快捷的腫瘤診斷技術(shù)和更有效的腫瘤治療手段。關(guān)柏鷗教授團隊和張冬梅教授團隊進行跨學(xué)科合作，以光纖為載體構(gòu)建腫瘤診斷與治療技術(shù)。光纖只有頭發(fā)絲般粗細(xì)，能夠近乎無創(chuàng)地被引導(dǎo)到達體內(nèi)病變部位。到達腫瘤病灶后，光纖不僅能夠進行腫瘤原位檢測，還能對腫瘤加熱殺死癌細(xì)胞。

腫瘤檢測是通過光纖熒光傳感器實現(xiàn)的。研究團隊研制了一種腫瘤微環(huán)境響應(yīng)熒光探針，將熒光探針修飾在光纖前端，光纖到達病變位置后熒光探針能夠?qū)δ[瘤做出快速響應(yīng)，響應(yīng)時間小于20 秒。如果腫瘤是惡性的，熒光探針會發(fā)出熒光，熒光信號經(jīng)由光纖傳遞出來。

腫瘤治療利用了光熱效應(yīng)，光纖前端一小段光纖中摻有稀土離子，稀土離子吸收光纖中光能轉(zhuǎn)化為熱量。腫瘤細(xì)胞比正常細(xì)胞對熱更敏感，在42.5～43℃下正常細(xì)胞不會受到損傷，而腫瘤細(xì)胞則會損傷壞死。光纖前端還內(nèi)置了布拉格光柵溫度傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測靶區(qū)溫度，從而控制熱療劑量。小鼠實驗表明，該技術(shù)對人胰腺癌移植瘤、人肝癌原位移植瘤、人乳腺癌原位移植瘤都能夠有效治療，腫瘤抑制率達到100%。

暨南大學(xué)光子技術(shù)研究院冉洋研究員、王維副研究員、藥學(xué)院陳敏鋒副研究員、醫(yī)學(xué)部徐志遠(yuǎn)博士后為共同第一作者，光子技術(shù)研究院關(guān)柏鷗教授和藥學(xué)院張冬梅教授為共同通訊作者。此外，美國圣約翰大學(xué)陳哲生教授為該項研究做出了貢獻。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東特支計劃本土團隊項目、暨南大學(xué)學(xué)科交叉專項等項目的資助。

（暨南大學(xué)）

新發(fā)現(xiàn)：稀土在量子通訊和處理器中的應(yīng)用前景

● 朱晗/譯

法國國家科學(xué)研究中心（Centre National de la Recherche Scientifique）、斯特拉斯堡大學(xué)（l Université de Strasbourg）、卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruher Institute of Technology）和巴黎科技學(xué)院（Chimie ParisTech-PSL）聯(lián)合開展的一項新研究表明了一種稀土基新材料在光子量子系統(tǒng)應(yīng)用中的潛力。

研發(fā)團隊在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文解釋道，雖然量子技術(shù)有望在未來引發(fā)一場“技術(shù)”革命，但執(zhí)行起來仍然很復(fù)雜。例如，他們提出了一個問題：為何通過光纖能與光相互作用實現(xiàn)信息與通訊處理功能的量子系統(tǒng)依舊十分罕見。

科學(xué)家稱：“理想情況下，此類平臺必須包括光接口和信息存儲單元，即存儲器”?！斑@些單元必須要以自旋方式處理信息。事實證明，開發(fā)能夠在量子水平上實現(xiàn)自旋與光產(chǎn)生連接的材料尤其困難?！?/p>

盡管存在這些困難，他們還是成功地證明了銪分子晶體在量子通信和處理器領(lǐng)域的價值，這是由于他們的超窄光學(xué)躍遷能夠?qū)崿F(xiàn)與光的最佳相互作用。

研究人員稱，這些晶體是已經(jīng)在量子技術(shù)中應(yīng)用的兩個系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物：稀土離子（如銪）和分子系統(tǒng)。

稀土晶體以其優(yōu)異的光學(xué)和自旋特性而聞名，但將它們集成在光子器件中十分復(fù)雜。分子系統(tǒng)通常不具備自旋屬性（存儲或計算單元），或者相反，光譜太寬而無法在自旋與光之間建立可靠聯(lián)系。

在科學(xué)團隊看來，銪分子晶體代表了一項重大進步，因為其具有超窄譜線寬度。量子態(tài)證明了該特性導(dǎo)致長期存在的量子狀態(tài)，光脈沖可以儲存在這些分子晶體內(nèi)。

此外，他們還獲得了光控量子計算機的首個構(gòu)件。這種用于量子技術(shù)的新材料提供了前所未有的特性，并為光在計算機和量子存儲器發(fā)揮核心作用的新架構(gòu)鋪平了道路。