• 科学家们开发出新颖的多功能平台,可以整合成

    2019-06-12 13:21:30

    科学家们开发出新颖的多功能平台,可以整合成像和光诱导的癌症治疗 2016年8月5日 德克萨斯大学阿灵顿分校的物理学家正在与达拉斯的德克萨斯大学西南医学中心和休斯顿德克萨斯

      科学家们开发出新颖的多功能平台,可以整合成像和光诱导的癌症治疗

      2016年8月5日

      德克萨斯大学阿灵顿分校的物理学家正在与达拉斯的德克萨斯大学西南医学中心和休斯顿德克萨斯大学安德森癌症中心合作开展一个多学科项目,开发一个新的多功能平台,可以整合成像和光诱导的癌症治疗在一个便携式设备中。

      通过利用由近红外光诱导的纳米颗粒产生的化学物质或热量来破坏癌细胞的过程 - 包括光动力疗法和光热疗法 - 已经显示出作为治疗选择的有希望,以及手术,放射疗法和化学疗法。

      光诱导疗法是微创的,并且细胞破坏仅在肿瘤部位局部发生。

      科学家认为,可以同时进行成像和治疗的实时肿瘤引导治疗设备将进一步改善患者光诱导治疗的效果。最近的研究表明,可以将一些成像报道分子掺入用于光诱导疗法的纳米颗粒中。

      “目前,由于缺乏多功能装置,这些纳米颗粒的同时癌症成像和治疗是不可能的,”吴明武说,UTA物理学助理教授。 “我们的想法是拍摄肿瘤图像,然后使用该图像引导医生将激光聚焦在何处以进行治疗,同时最小化对周围组织的损害。”

      美国国立卫生研究院向Jin提供了415,336美元的赠款,用于为期三年的项目,名为“通过实时图像引导促进光诱导的癌症治疗。”与UTA物理学教授Jaehoon Yu和Wei Chen以及生物工程学教授李丽萍一起参加了Jin。

      助理教授Li Liu,UT西南大学放射学副教授Xiankai Sun和MD安德森癌症中心放射诊断学教授李春也正在合作开展癌细胞生物学,临床前核成像方面的专业知识。和放射化学。

      以前,已经使用了利用伽马射线和β粒子的便携式成像探头,但是这些都带有技术障碍,这些障碍不允许在单个便携式设备中集成同时成像和治疗。

      Jin和他的同事们计划使用UTA高能物理实验室提供的位置敏感气体电子倍增器探测器和先进的时空图像处理技术,实现实时图像引导的光诱导治疗。最终目标是开发一种多功能设备,他们称之为Beta Image Guided Light-Induced Therapeutic dEvice或BIGLITE。

      “气体电子倍增器或基于GEM的装置具有许多优点,”金说。除了其优异的检测性能之外,GEM的灵活性可用于微型装置,其中易于集成近红外纤维用于治疗目的。虽然GEM技术迅速发展并广泛应用于高能物理实验,但是在微型装置中直接检测β粒子需要大量的研究和创新设计,这些将作为我们项目的一部分进行。

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       补充说,该团队将应用BIGLITE的时空处理策略可见光的光学成像。微型数码相机将与β成像集成并同步,以跟踪与感兴趣区域相关的BIGLITE的位置和运动。可以通过运动补偿的时空处理来增强β图像帧,以实现高帧速率,以实现实时图像引导的近红外光传输。

      研究人员认为,他们提出的BIGLITE装置可以通过多种方式显着提高光诱导疗法的疗效和安全性,缩短患者的治疗时间。

      “首先,图像引导的近红外激光传递可以精确地杀死癌细胞,同时保留健康的细胞,”金说。 “其次,由于这种精确的激光传输,激光功率可以显着增加,使得更多的光子能量可以在单位时间内转换成化学或热能,从而更快地破坏肿瘤。第三,这种增加的激光功率可用于降低纳米颗粒处理剂量以获得较低的毒性。

      鉴于在较早阶段越来越多地检测到肿瘤并且老年患者的比例在增加,BIGLITE能够实现“寻求和治疗”。 Jin说,对于光诱导治疗而言,战略将变得越来越重要,因为它是一种针对广泛癌症的微创和有效治疗选择。

      科学学院院长Morteza Khaledi说,该项目是UTA重要合作研究的一个典型例子,反映了大学对健康和人类状况的重视,这是UTA 2020战略计划的四大支柱之一。 :大胆的解决方案

      全球影响力。

      “该项目具有引入更安全,更快速,更有效的癌症患者治疗方法的巨大潜力”。哈立迪说。 “Jin博士及其同事正在进行的研究再次表明,我们致力于寻找解决影响这么多人健康的紧迫医疗问题的解决方案。”

      Chen在该项目中的作用是提供硫化铜纳米颗粒,用于BIGLITE设备的测试。 2010年,Chen领导的团队首先开发了硫化铜纳米粒子,用于光热疗法以去除癌细胞。由于其独特的光学性质,小尺寸,低生产成本和对细胞的低毒性,Chen和他的同事们发现硫化铜纳米粒子是有希望用于光热疗法的纳米材料。

      Yu将使用GEM提供硬件开发方面的帮助,Tang将帮助设计研究以测试BIGLITE疗法的功效。

      资料来源:德克萨斯大学阿灵顿分校