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2018-11-15 南京大学 加拿大养老
众所周知，肿瘤如同人体健康的定时炸弹，及早发现和治疗是十分必要的。无论在医学界或是在科学界，肿瘤的探测和治疗技术都至关重要。
那么，微小到一毫米的肿瘤如何被发现？
光学在医疗领域发挥作用早已不是新鲜事，不过，利用光学探针检测肿瘤并导航肿瘤手术却是当前医疗领域中的一个重要挑战。
南京大学化学化工学院蒋锡群教授课题组研究人员创制了一种大分子光学探针，在不伤害生命体的情况下，能有效检测到一个仅为1 毫米的肿瘤。
蒋锡群教授
光学很亲民，不会对人体造成伤害
大多数肿瘤组织具有不同于正常组织的特异性微环境，其中有两个最基本的病理现象，一个是酸化，一个是缺氧，它们与癌症的发生、发展和转移息息相关。
在医生对病人肿瘤进行诊断时，对肿瘤进行影像分析是必不可少的环节。“现在已经有一些光学探针，可以将肿瘤标志性特征转换为光学信号表现出来。然而，由于许多肿瘤标志物在肿瘤组织和正常组织中差异并不大，且相应光学探针的灵敏度有限，因而往往难以实现对肿瘤微环境的高特异性和信噪比的光学成像。”蒋锡群教授解释，信噪比是指一个电子设备中信号与噪声的比例，信噪比数值越高，噪音越小。
针对这一难题，蒋锡群教授课题组的研究人员提出了一种连续放大肿瘤微环境信号的策略，创制了一种对酸化和缺氧连续响应的大分子光学探针。
“有针对性就更容易获取目标，成像将更加有准确性。”蒋锡群老师表示，光学成像相比于现在的 X 光“拍片子”、CT、核磁共振等机器，基本不会对人类身体产生副作用，成本也不高。
X光仪器
探针如何能检测到 1 毫米的肿瘤？
我们已经了解了大分子光学探针的原理，那么在具体医疗过程中，这个“神器”该如何操作呢？
大分子光学探针使用时，会在正常组织中发射出较弱的红色荧光，而在进入实体肿瘤之后，探针会首先对肿瘤的微酸性微环境进行响应，并转换成一种具有近红外荧光的“报信员”，接着，“报信员”还能进一步对肿瘤的低氧微环境进行响应，伴随着其近红外荧光发射强度的增强。通过荧光强度的连续增强，有效地实现对肿瘤微环境信号的两步放大。
对肿瘤微环境连续响应的大分子光学探针的工作原理
蒋锡群教授告诉记者，小白鼠肿瘤模型的测试结果显示，在小白鼠肿瘤肝脏转移模型中，该探针能够高灵敏地检测到 1 毫米大小的微小肿瘤转移灶。“现在医学提倡精准治疗，大分子光学探针能很好地帮助医生实现这一目标。”
据介绍，这种新型光学探针不仅可以用于肿瘤早期检测，而且在肿瘤手术时，该探针就像 GPS 定位仪，将医生没切干净的肿瘤照亮，由此达到精准手术、精准治疗。
该项重大科研成果已经发表
该工作在4月10日以Successively activatable ultrasensitive probe for imaging tumour acidity and hypoxia为题发表在Nature Biomedical Engineering上。
该工作是由南京大学，美国埃默里大学医学院和南京鼓楼医院共同协作完成。论文的第一作者是郑先创博士，通讯作者是蒋锡群教授。该工作获得了国家自然科学基金重大项目，面上项目和教育部创新团队计划的支持。
期待这项先进技术在不久的将来被广泛应用！
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蒋锡群教授，1983年本科毕业于南京大学化学系，1986年硕士毕业于南京大学化学系高分子材料专业，1995年被教育部选派以中日联合培养博士生身份赴日本九州大学学习，并于1998年获南京大学博士学位。1999年-2000年，在美国威斯康星大学从事博士后的研究工作。现为南京大学化学化工学院教授，博士生导师，高分子科学与工程系主任，高性能高分子材料与技术教育部重点实验室主任，高分子功能构造与结构调控教育部创新团队负责人。
2006年获国家杰出青年科学基金。近5年来主持了包括国家杰出青年基金及国家自然科学基金重点项目在内的十余项国家及省部项目。其研究方向为：大分子自组装、高分子药物传输系统、高分子影像材料，高分子纳米簿膜和高分子表面等。在Nature Communications, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Advance Materials, ACS Nano等学术刊物上发表论文130余篇，论文他引3300余次。获美国专利授权2项，国家发明专利授权8项。获2013年度“中国化学会高分子科学创新论文奖”。
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