新技術

暨南大學聯(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，暨南大學光子技術研究院關柏鷗教授團隊和藥學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，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和更有效的腫瘤治療手段。關柏鷗教授團隊和張冬梅教授團隊進行跨學科合作，以光纖為載體構建腫瘤診斷與治療技術。光纖只有頭發(fā)絲般粗細，能夠近乎無創(chuàng)地被引導到達體內(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，響應時間小于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，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。腫瘤細胞比正常細胞對熱更敏感，在42.5～43℃下正常細胞不會受到損傷，而腫瘤細胞則會損傷壞死。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%。

暨南大學光子技術研究院冉洋研究員、王維副研究員、藥學院陳敏鋒副研究員、醫(yī)學部徐志遠博士后為共同第一作者，光子技術研究院關柏鷗教授和藥學院張冬梅教授為共同通訊作者。此外，美國圣約翰大學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基金、廣東特支計劃本土團隊項目、暨南大學學科交叉專項等項目的資助。

（暨南大學）

新發(fā)現(xiàn)：稀土在量子通訊和處理器中的應用前景

● 朱晗/譯

法國國家科學研究中心（Centre National de la Recherche Scientifique）、斯特拉斯堡大學（l Université de Strasbourg）、卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruher Institute of Technology）和巴黎科技學院（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，雖然量子技術有望在未來引發(fā)一場“技術”革命，但執(zhí)行起來仍然很復雜。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域的價值，這是由于他們的超窄光學躍遷能夠?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)在量子技術中應用的兩個系統(tǒng)結合的產(chǎn)物：稀土離子（如銪）和分子系統(tǒng)。

稀土晶體以其優(yōu)異的光學和自旋特性而聞名，但將它們集成在光子器件中十分復雜。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件。這種用于量子技術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鋪平了道路。