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我国有望使用纳米光学质谱仪检测人体癌细胞

新品抢鲜中国仪表网2013年04月10日 09:52人气:18675

  导读:近日,海交通大学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,也就是业内俗称的“光秤”,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的方案。这一新型的质谱仪采用全光控制,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。
  
  近日,上海交通大学传来消息,该校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,也就是业内俗称的“光秤”,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的方案。这一方案的提出,有望为量子测量技术、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,美国物理学会评价道:“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。这一测量的方法是,将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。
  
  据介绍,研究团队将碳纳米管、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。这一新型的质谱仪采用全光控制,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。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。
  
  目前研究团队正在进行的是通过“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。利用这一光学质谱仪的测定原理同样可以检测到癌细胞的存在,并有望向医疗和临床领域进行推广。
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