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非侵入性微型傳感器可測人體pH值，或有助于診斷癌癥

[2015/12/24]

    據(jù)最新一期《化學(xué)科學(xué)》雜志報道，加拿大研究人員開發(fā)出一種可更準(zhǔn)確測量pH值的微型傳感器，或有助更好地理解和診斷包括癌癥在內(nèi)的一系列疾病。
    多倫多大學(xué)士嘉堡分校化學(xué)系助理教授張曉安稱，在活生物系統(tǒng)中實時檢測pH值，對于探測和理解pH值失衡導(dǎo)致的相關(guān)疾病至關(guān)重要。如低pH值與囊性纖維化、局部缺血以及癌癥的病理狀況密切相關(guān)。pH值信號可用于診斷疾病及監(jiān)測治療效果，了解人體組織內(nèi)的pH值在何時何地發(fā)生顯著變化是非常重要的。因此，迫切需要找到一種可進(jìn)行深入、精確的探查，同時又確保不入侵組織的新方法。
    張曉安團隊使用核磁共振光譜技術(shù)開發(fā)的微型傳感器，可以非侵入方式在原子水平對分子進(jìn)行非常詳細(xì)的觀察。研究人員將大腸桿菌細(xì)胞作為實驗對象，完成了對卵母細(xì)胞（魚卵細(xì)胞）的傳感器測試。
    pH值是對質(zhì)子（附著于其他分子的微小帶電粒子）活性的測定。質(zhì)子活性很難在組織中測量，因為質(zhì)子移動迅速，難以用常規(guī)核磁共振的時間尺度來捕獲分子位置。利用核磁共振測量pH值的主要挑戰(zhàn)在于，在不同的質(zhì)子化狀態(tài)（附著或不附著）對分子進(jìn)行精細(xì)成像。既有核磁共振技術(shù)無法對不同質(zhì)子態(tài)的實時測量提供足夠的精度。
    張曉安團隊研發(fā)的傳感器，則通過一種緩慢的質(zhì)子交換機制，提供了獨特的解決方案。該探測器可減緩質(zhì)子運動，并觀察不同狀態(tài)下的質(zhì)子，從而使測量變得更為靈敏和精確。該傳感器雖為醫(yī)療成像設(shè)計，但亦可擴展到環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)乃至食品生產(chǎn)和質(zhì)量控制等其他應(yīng)用領(lǐng)域。