研究人员开发出利用激光检测疾病标志物的微小液滴

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）领导的一个研究小组创造了微小的液滴，当被激光激活时，可以检测出表明存在某些疾病的病毒蛋白生物标志物

这些微滴直径约为一缕头发的三分之一，可能会在血液中传播，到达人体的所有部位，并检测被称为外泌体的细胞脱落的颗粒，外泌体起到疾病生物标志物的作用

南洋理工大学电气与电子工程学院的南洋助理教授陈玉成与研究员方国成博士共同领导了该研究团队，他表示，微滴还可以为光动力疗法提供一种更精确、更有效的替代方案，即使用光活化药物载体杀死异常细胞

2023年3月，研究团队的工作发表在《纳米快报》杂志上。

通过寻找不健康的细胞进行疾病检测

研究团队使用液晶制作微滴，然后在微滴上涂上各种抗体，这些抗体会对病毒释放的不同蛋白质产生反应，将其转化为疾病检测器

微滴充当激光的焦点。当激光进入液滴时，其能量和光被放大，因为激光在离开液滴之前在液滴内反复反射和反弹。这产生了从液滴发出的更强的能量信号，从而产生更准确、更精确、更容易检测的信号

当微滴遇到与其附着的抗体之一发生反应的蛋白质时&mdash；表明存在疾病或感染&mdash；从微滴反射出的光的波长发生变化

通过测量离开微滴时的波长偏移，研究人员在实验室试验中使用该技术成功检测了神经系统疾病、遗传疾病和癌细胞

陈助理教授说：“使用激光可以放大细微的生物变化，即使在散射或深层组织环境中也能很好地发挥作用。激光具有很强的相干性和强度，信噪比高，所有这些都能实现更精确的检测。”。陈助理教授说：“我们设想，拟议的研究可以成为基础生物科学和应用的有用工具，如药物筛选和器官或组织芯片应用。”

目前，对患病细胞的检测是用传统荧光灯进行的。研究人员说，使用激光有几个优点。最大的一个是提高疾病检测的准确性

“由于激光反射光束的波长比传统测试中使用的荧光占据的波段更窄，因此结果更清晰、更精确，噪音和不确定性更小，”该论文的共同通讯作者、南大电气与电子工程学院总统博士后研究员方博士说

陈助理教授说：“由于激光粒子对周围环境的变化具有很高的敏感性，因此在各种应用中都被用作分子传感器。”

这些可定制的微滴还提供了运动和检测的灵活性。根据早期发表的研究，它们可以使用磁性颗粒手动控制，也可以使用脂质和表面活性剂自主移动，从而在体内传播。它们也是可生物降解的，可以安全地被身体吸收

陈助理教授说：“在生物流体中操纵微激光（几微米大小的激光）的能力为生物光子应用开辟了新的可能性。”

光动力治疗中的替代用途

微滴可应用于光动力治疗，患者可接受光活化药物。这些被称为光敏剂的药物被设计为只被患病或异常细胞吸收，只有在被光源激活时才会生效

该团队的微滴足够小，可以在血液中导航，也可以与外泌体结合。它们可以用来将这些光敏剂输送到病变细胞脱落外泌体的区域

传统的光动力疗法使用外部荧光激活血液中的药物载体，将光照射到身体的大面积表面。医生可以使用激光作为光源，更精确地局部激活药物，从而提高靶向效率

研究团队目前正在开发一种集成生物芯片，该芯片有可能商业化，用于药物筛选和单芯片生物测定