激光医用研发进展消息几则  
       1 激光引导 “ 纳米人工红细胞 ” 可视化精准治疗癌症获新突破  
       （ 2016-03-22 09:42:55 来源： 中国科学院 ）  
       近日，中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛研究员领衔的纳米医学研究小组，通过构建仿生的 “ 纳米人工红细胞（ NanoARC ） ”携带血红蛋白 、氧和光敏剂穿透进入到肿瘤内部， 突破了肿瘤缺氧微环境和氧供应不足对光动力治疗的障碍； 激光照射产生细胞致死的单线态氧和高价铁-血红蛋白，实现了肿瘤的高效治疗。相关成果在线发表在 Nature出版集团刊物 Scientific Reports上（ Scientific Reports, 2016, 6, 23393 ）。  
       蔡林涛研究员及其成员罗震宇博士、     郑明彬博士基于团队前期工作基础                                               （   ACS Nano,  2013,  7, 2056； ACS nano,    2014，8, 12310; Scientific Reports,  2015,  5, 1 4258 ）， 采用聚合物包载光敏剂 （ 吲哚菁绿 ） - 氧载体 （ 血红蛋白 ）复合物，覆盖类似红细胞膜的磷脂层，构建了具备携氧和释氧的功能的 “ 纳米人工红细胞 ”。 光敏剂、 氧合血红蛋白的光声或荧光信号能够实时监控在肿瘤部位的光敏剂和氧的富集和代谢。在光声、 荧光影像的引导下， 近红外激光引发， 纳米人工红细胞携带的大量的氧分子与光敏剂作用 “ 爆发性 ” 地生成单线态氧；同时部分单线态氧会促使血红蛋白转化为对肿瘤细胞毒性更强、时间更持久的高价铁-血红蛋白，实现了影像引导高效的肿瘤光动力治疗。  
       肿瘤缺氧是实体肿瘤微环境的一个主要特征，会降低化疗、 放疗、 光动力治疗等对肿瘤的杀伤能力，或产生多药耐药及肿瘤侵袭转移；目前针对肿瘤乏氧的治疗方法主要采用吸入高氧、高压氧仓等疗法， “ 纳米人工红细胞 ”  能够直接将氧传递到肿瘤内部，改善缺氧微环境，将为肿瘤的氧干预的化疗、 放疗、 光动力等治疗手段带来新的曙光。  
       该项目获得国家自然科学基金、 科技部国际合作、 中科院仪器专项、 广东省纳米医药重点实验室等基金支持。  
       2 我国科学家在纳米人工红细胞精准治疗癌症方面获突破  
       （来源：中国科技网-科技日报 作者：刘伟东 周圆 马爱平 2016年03月29日 ）  
       科技日报北京3 月 28日电 近日，广东医科大学药学院博士郑明彬和中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛、马轶凡等专家，在纳米人工红细胞可视化精准治疗癌症方面取得突破，相关成果在著名国际学术刊物     《 Scientific Reports 》 发表。  
       据郑明彬介绍，该团队采用聚合物包载光敏剂（  吲哚菁绿 ）——氧载体（ 血红蛋白 ）复合物，覆盖类似红细胞膜的磷脂层，构建了具备携氧和释氧功能的纳米人工红细胞。  纳米人工红细胞携带血红蛋白、 氧和光敏剂穿透进入到肿瘤内部，突破了肿瘤缺氧微环境和氧供应不足对光动力治疗的障碍； 激光照射产生使细胞致死的单线态氧和高价铁——血红蛋白，实现了肿瘤的高效治疗。  
       “ 肿瘤缺氧是实体肿瘤微环境的主要特征，缺氧的情况下会促进肿瘤进一步恶化，降低化疗、放疗、光动力等手段的治疗效果，并产生耐药性及肿瘤侵袭转移。纳米人工红细胞将氧气‘ 运输 ’到肿瘤所在位置进行释放， 能够直接将氧传递到肿瘤内部，提高肿瘤治疗效果。 ”  郑明彬说。  
       与此同时，纳米人工红细胞治疗方法还能够实现 “ 可视化 ”。郑明彬表示，其包载的光敏剂、氧合血红蛋白的荧光或光声信号能够实时监控在肿瘤部位的光敏剂和氧的富集与代谢，能可视化、无创地引导治疗过程。 目前，该研究已经进入动物实验阶段，对小鼠的治疗效果十分理想。  
       “ 吸入高氧、 高压氧仓等疗法能够激活抗肿瘤免疫，并降低肿瘤细胞对化疗、 放疗、 光动力治疗等的耐受性。 纳米人工红细胞能够更加高效地载氧进入肿瘤内部， 为氧干预的化疗、 放疗、 光动力治疗和免疫治疗等带来新的辅助手段。 ”  广东医科大学药学院院长李宝红说。  
       3 激光协力新型纳米技术定向精准爆破癌细胞  
       （ 2016-03-07 10:25:17 来源： 中国新材料网 ）  
       在军事上，“ 外科手术式打击 ” 对被打击对象来讲，是毁灭性的。但是在医疗圈，真正的外科手术却没那么厉害。尤其是在面对穷凶恶极的癌症的时候。轰的一声，目标就没了（照片略）。  
       对于那些体内已经存在肿瘤的患者，一般会通过手术切除肿瘤。手术中，医生也想一次清除患者体内的所有癌细胞，但是现实中医生总是处于两难的境地：多切点病灶吧，怕严重损害器官功能； 少切点儿吧， 残余的癌细胞可能会死灰复燃。 其实，医生根本就不知道癌组织与健康组织的界限在哪里。  
       所以通常在术后，为了巩固手术效果，医生还会根据患者的情况为患者安排化疗或者放疗。 但是这种疗法对人体来说会有很大的毒副作用，比较常见的会有脱发、 恶心呕吐、 食欲不振和白细胞或血小板减少等等。  
       美国德州的莱斯大学 ( Rice University ) 有个研究团队 十余年如一日研究一个新项目，意欲把手术后残余的癌细胞一扫光。在这个项目上，他们拼了几代研究僧，发了好多文章。终于发现了一种纳米技术可以帮手术治疗 “ 擦屁股 ”。聚集在细胞表面的纳米金属颗粒【 D. S. Wagneret al., Biomaterials, 31 (2010 ) 】（照片略）。  
       一般来讲，实体肿瘤里面都会长有血管。 莱斯大学的研究人员把纳米金属粒子注射到肿瘤组织的血管中，这些纳米金属粒子会自己穿过血管，进入肿瘤组织中，并聚集在癌细胞附近。然而，细胞都是很 “ 爱干净 ” 的， 当这些纳米金属颗粒聚集在细胞表面时， 细胞就把纳米金属颗粒吞掉。 这就是作死的第一步， 因为细胞不知道自己吞进去的是  “ 特洛伊木马 ”。 然后研究人员就拿着红外激光发射器照射手术部位。  剩下的剧情你都知道了： 金属离子发热， 把细胞 “ 烫死 ” 了。完了!  
       不幸的事有二：健康的细胞也会 “ 吞食 ” 纳米金属颗粒；连续的红外激光能量太强，也会伤及健康细胞。这又折磨了莱斯大学研究人员一段时间。  
       终于在上周，莱斯大学的物理学家 Dmitri Lapotko 研究团队漂漂亮亮地解决了这个问题。他们的研究结果最终发表在 《 自然纳米技术 》 上 (1 )。Dmitri Lapotko【 莱斯大学官网 】（图略）。  
       为了改进这种纳米金属粒子技术，Dmitri Lapotko 研究团队把很难用标准方法治愈的鳞状细胞癌移植到小鼠身上，在这些小鼠身上做了大量的研究。  
       首先解决精准定位问题。 这一部分就是让纳米金属颗粒只去癌细胞表面聚集。有没有方法呢 ? 有啊 ! 现在大热的细胞免疫疗法不就是么。 只需找到癌细胞表面的特殊标志物， 然后找到相对应的免疫蛋白抗体， 将其结合到纳米金属颗粒上即可，这样的纳米金属颗粒就像长了眼睛一样，专挑癌细胞表面聚集。  
       第二步，降低红外激光的能量。由于第一步的精巧设计，大量的纳米金属颗粒会成簇的聚集在癌细胞表面，然后被癌细胞成簇的吞下，而健康细胞里面几乎没有纳米金属颗粒。所以这回只需要使用超短波红外线脉冲即可加热纳米金属颗粒  “ 烫死 ” 癌细胞了，( 上 ) 橙黄色的纳米金属颗粒带着绿色的抗体蛋白穿梭于血管和肿瘤组织中；  ( 下 ) 大量长了  “ 眼睛 ” 的纳米金属颗粒聚集在左边的癌细胞表面，也有少量 “ 眼瞎 ” 的聚集在右边的健康细胞表面 ( Lukianova-Hleb EY，2016，Nat Nano )（照片略）  
       然而，没想到的是， Lapotko  团队的这一设计让他们收获了意外的惊喜。这回癌细胞不是被 “ 烫死 ”的，是被“ 炸死 ” 的 !  
       癌细胞被精准爆破。Lapotko 团队2014 年发在《自然医药》上的类似研究视频  
       由于纳米金属颗粒团在红外脉冲的照射下会迅速升温，直接导致周围的液体汽化，产生气泡，最终气泡爆裂，将癌细胞撕的粉碎。最重要的是，这种气泡只会在癌细胞等有害细胞里面产生。  更让 Lapotko 感到兴奋的是， 这一定向 “ 爆破 ” 过程还会发生在即将变成癌细胞的不健康细胞里。这回可算是赶尽杀绝了。  
       Lapotko  团队在患鳞状细胞癌小鼠身上的实验表明：使用这项技术的小鼠全部存活，把小鼠的术后存活率提高了一倍!  
       Lapotko  团队的研究成果发布之后， 在肿瘤医学界引发了很大的反响。得克萨斯MD大学安德森癌症中心的 Mien-Chie Hung 说： “ 这项研究非常非常有意思。漂亮的解决了传统手术的一大问题。”  但是 Hung 也没忘了给 Lapotko 泼冷水， Hung说如果这项技术在人体也有效才好，因为很多技术动物实验挺好，在人体却不灵。  
        Lapotko  肯定会证明自己的， 他们已经在设计临床试验， 预计在接下来的两年里相关的临床试验会按部就班地开展。  
        4 日本科学家研究激光驱动药物直达病灶  
       据媒体报道， 日本科学家利用光源驱动毫米级水珠来移动比它大很多倍的物体。 该项研究由日本大阪工业大学 Syuji Fujii 领导，受启发于隐翅昆虫。这类昆虫在水上行走时，正常速度可达2～3 cm / 秒。当遇到危险时，这种昆虫会分泌一种亲水性液体涂覆在水面，从而使得其速度达到45～70 cm / 秒。  
        5 超快激光可在一分钟内标记脑肿瘤细胞  
       （2016-04-20 10:14:08 来源：媒体）  
       荷兰阿姆斯特丹大学研究小组演示了超快激光技术精确显示脑肿瘤位置，图像形成时间少于一分钟，并能提供给外科医生摘除肿瘤细胞，而不伤害健康组织。  
       之前，病理学家通常使用着色法， 例如苏木素和伊红将组织成分转变成蓝色和红色，进而揭示组织结构及辨别肿瘤细胞。但是要形成最后的诊断结果，需要耗费多达 24小时，这就意味着外科医生并不能完全移除肿瘤细胞，需要进行二次手术，增加风险。  
       而该研究小组的超快激光技术不需要标记，通过向组织区域发射 20 fs 短波长激光脉冲，当三光子同时聚焦在同一地方时，光子就与非线性光学特性的组织相互作用。通过我们多熟知的二阶及三阶谐波振荡，最终形成单光子。  
       关键点在于往来的光子具有不同的波长。 进入的光子波长为 1200 nm，足以渗透至组织内部。产生的单光子波长为 600 或 400 nm，取决于二阶或三阶谐波振荡。短波长意味着光子可以分散于组织内部。因此，散射光子可以携带组织信息， 当它到达探测器时就能揭示组织内部结构。本次演示中采用的是高灵敏度砷化镓磷光电倍增管。低分级胶质瘤组织图（ 左图为超快激光方法，右图为传统着色法 ）（ 照片略 ）  
       该研究小组通过人体肿瘤组织样本验证了超快激光技术新方法，相对于传统方法，可快速精准揭示肿瘤细胞。对于小的组织探测时间甚至能少于一秒钟，而对于几个平方毫米的组织探测时间则需要 5 分钟，因此可以在手术室里实时使用。  
       正是基于超快激光技术的明显优势， 研究人员开发了一种手持设备，可以在外科手术过程鉴定肿瘤区域。