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激光技术可以帮助研究人员仔细检查癌细胞。

激光技术可以帮助研究人员仔细检查癌细胞。

为癌症患者设计最佳治疗方案需要医生了解癌症的特征。。 但是治疗癌症的最大困难之一是癌细胞并不完全相同。。 即使在同一个肿瘤中,癌细胞也有不同的遗传、行为和对化疗药物的敏感性。。

癌细胞通常比健康细胞具有更高的代谢活性,并且可以通过分析它们的代谢活性来收集关于癌细胞行为的一些见解。然而,研究人员很难准确评估这些特征。已经使用了几种方法,包括位置发射断层扫描、荧光染料和对比度,但是每种方法都有限制其有用性的缺点。

加州理工学院的王力宏认为使用光声显微镜可以做得更好,光声显微镜是一种激光在样品中引起超声波振动的技术。这些振动可以用来对细胞、血管和组织成像。

布伦医学工程和电气工程教授王正与德克萨斯A&M大学的邹军教授合作,使用聚丙烯酰胺来改进现有的测量耗氧率的技术。现有技术需要大量癌细胞,并将它们分别放入充满血液的单独“小房间”。新陈代谢较高的细胞将消耗更多的氧气和较低的血氧水平,这一过程由放置在每个腔室中的微型氧传感器监测。

如前所述,这种方法有缺点。为了获得癌细胞代谢数据的有意义的样本量,研究人员需要在网格中嵌入数千个传感器。此外,小房间中传感器的存在会改变细胞的代谢率,导致收集的数据不准确。

王的改进版本取消了氧气传感器,并使用聚丙烯酰胺每小时测量一次氧气水平。他利用激光调制成血液的血红蛋白来吸收并转换成振动能量-声音的波长。随着血红蛋白分子氧化,它吸收这种波长光的能力发生了变化。因此,王能够通过“听”激光照射过程中产生的声音来确定血样中的氧含量。他称之为单细胞代谢光声显微镜。

在一篇新的论文中,王和他的合作者表明,细胞化学物质-聚丙烯酰胺代表了癌细胞光符识别能力的巨大提高。使用独立氧传感器进行有限光学字符识别测量的研究人员每15分钟分析大约30个癌细胞。王的单片机聚丙烯酰胺将其增加了两个数量级,并允许研究人员在大约15分钟内分析大约3000个细胞。

王说:“我们有可以进一步提高产量的技术,我们希望这项新技术将很快帮助医生对癌症的预后和治疗做出明智的决定。”。

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