科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦 通訊員 趙暉

記者7日從天津大學(xué)獲悉，該校精密儀器與光電子工程學(xué)院光電子科學(xué)技術(shù)系科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型太赫茲光聲系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功克服“水干擾”難題，首次實(shí)現(xiàn)無需抽血或標(biāo)記即可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)活體小鼠血鈉水平，人體實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了其臨床應(yīng)用潛力。這一突破不僅推動(dòng)了無創(chuàng)診斷技術(shù)發(fā)展，更為太赫茲技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新途徑。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《光學(xué)》上。

據(jù)了解，這項(xiàng)研究突破了長期困擾太赫茲生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。太赫茲波位于微波與中紅外波段之間，具有低能量、組織無害性、弱散射性等優(yōu)勢(shì)，是理想的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)工具。但其極易被水吸收的特性嚴(yán)重制約了實(shí)際應(yīng)用。

為此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將光聲檢測(cè)技術(shù)與太赫茲光譜技術(shù)相結(jié)合的光聲檢測(cè)系統(tǒng)，通過檢測(cè)樣品吸收太赫茲能量后產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，巧妙規(guī)避了水分子對(duì)太赫茲波的強(qiáng)吸收干擾。

在具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)發(fā)射太赫茲波，激發(fā)血液中鈉離子振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，再通過超聲換能器捕獲信號(hào)。這種技術(shù)路徑不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)活體小鼠血鈉濃度的長期無創(chuàng)監(jiān)測(cè)，在人體志愿者試驗(yàn)中也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

文章通訊作者、天津大學(xué)教授田震表示，這項(xiàng)突破具有重要的臨床價(jià)值。血鈉濃度的精準(zhǔn)測(cè)量對(duì)脫水癥、腎臟疾病及部分神經(jīng)/內(nèi)分泌紊亂的診療至關(guān)重要。傳統(tǒng)檢測(cè)方法需要抽血，而新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無創(chuàng)檢測(cè)，為“無針診斷”開辟了新途徑。

“我們創(chuàng)新性地采用太赫茲光聲技術(shù)路徑，通過檢測(cè)富水樣品吸收太赫茲能量后產(chǎn)生的聲信號(hào)，繞開了物理除水的傳統(tǒng)思路，成功攻克了‘水干擾’難題?！碧镎鹫f。

展望未來，文章第一作者、天津大學(xué)副教授李嬌表示：“這項(xiàng)技術(shù)未來不僅能檢測(cè)血鈉，還有望通過太赫茲特征吸收譜識(shí)別其他離子（鉀離子、鈣離子等）、糖類、蛋白質(zhì)、酶等多種生物分子，發(fā)展前景廣闊。”

（天津大學(xué)供圖）