行业动态

上海交大发明纳米光学质谱仪检测人体癌细胞

日期时间:2018-03-26     文章来源:本站     点击量:821

秤对人们来说并不陌生,而上海交大物理系朱卡的教授团队发明的“光秤”,有望通过对生物DNA分子的质量、染色体的质量等高精度光学测量,来检测人体内的癌细胞。

在量子信息和量子测量技术迅猛发展的今天,对量子奇异世界的探索已成为各国研究学者的不懈追求。朱卡的教授和李金金博士以量子光学和纳米材料为研究基础,在国际上首次提出了纳米光学质谱仪,也就是“光秤”,“这将为量子测量技术、纳米技术、生物医学技术的发展提供崭新的平台和新颖的思维方式。”

对这一研究成果,美国物理学会评价:“这项研究工作有望带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。”国际公认的物理学界顶尖综述期刊《Physics Reports》也刊登了朱卡的教授团队该成果的长篇综述性论文。自1971年创刊以来,该期刊一共只发表了以中国大陆科研机构为唯一单位的综述性论文9 篇,其中2000年以来共4篇,这也是上海交通大学首次以唯一单位在该期刊上发表论文。

朱卡的教授团队利用表面等离激元和纳米材料的耦合系统首次提出了用全光控制的方法测量微观粒子的质量。目前预测能精确地测出单个原子的质量。

怎样用光学的方法来测出一个原子的质量,据朱卡的教授介绍,把待测原子放在一个碳纳米管表面,然后用两束强弱不同的光同时照在碳纳米管上,此时探测弱光的吸收谱,就可以精确得到碳纳米管的振动频率。先后两次测量碳纳米管的振动频率,得到放入原子前后碳纳米管的振动频率的变化量,通过计算就能得到落入碳纳米管表面的单个原子的质量。

“其实这里并没有包含物理学上的什么新方面或新原理,但以前却从来没有人考虑过这样一个方案,”朱卡的教授说,“我们将碳纳米管、量子点和表面等离激元的复合系统等系统地组合起来研究,发明了第一个全光控制的高灵敏纳米光学质谱仪。”

朱卡的教授估算,通过全光控制的“光秤”,其灵敏度和精确度比传统的电学质谱仪高出了将近三个数量级。他表示,这项研究工作在现有电学质谱仪上做了很大的提升和改进,用全光学的方法代替了传统的电学测量。据介绍,目前正在进行的是通过“光秤”来对单个质子或中子进行测量的研究。朱卡的教授团队还希望把“光秤”应用到生物DNA分子的研究中,提出了一种癌细胞DNA分子的检测方法。据介绍,传统的癌变DNA分子的质量应与正常的DNA分子是不完全一样的。利用这一“光秤”同样可以检测到癌细胞的存在。因此,朱卡的教授预测其还可以用于临床医学。