美國麻省理工學院工程師開發出一種用于激發任何熒光傳感器的新型光子技術，其能夠顯著改善熒光信號。通過這種方法，研究人員可在組織中植入深達5.5厘米的傳感器，并且仍然獲得強烈的信號。
科學家使用許多不同類型的熒光傳感器，包括量子點、碳納米管和熒光蛋白質，來標記細胞內的分子。這些傳感器的熒光可以通過向它們照射激光來觀察。然而，這在厚而致密的組織或組織深處不起作用，因為組織本身也會發出一些熒光。這種“自發熒光”淹沒了來自傳感器的信號。
為了克服這一限制，研究團隊開發了一種被稱為“波長誘導頻率濾波（WIFF）”的新技術，使用三個激光來產生具有振蕩波長的激光束。當這種振蕩光束照射到傳感器上時，它會使傳感器發出的熒光頻率增加一倍。這使得研究人員很容易將熒光信號與自發熒光區分開來。使用該系統，研究人員能夠將傳感器的信噪比提高50倍以上。
這種傳感器的一種可能應用是監測化療藥物的有效性。為了證明這一潛力，研究人員將重點放在膠質母細胞瘤上。這種癌癥的患者通常選擇接受手術，盡可能多地切除腫瘤，然后接受化療藥物替莫唑胺，以消除任何剩余的癌細胞。
但這種藥物可能有嚴重的副作用，且并非對所有患者都有效，所以研究人員正在研究制造小型傳感器，這樣就可以植入腫瘤附近，從體外驗證藥物在實際腫瘤環境中的療效。
當替莫唑胺進入人體后，它會分解成更小的化合物，其中包括一種被稱為AIC的化合物。研究團隊設計了可以檢測AIC的傳感器，并表明他們可以將其植入動物大腦中5.5厘米深的地方，甚至能夠通過動物的頭骨讀取傳感器發出的信號。
這種傳感器還可以用于檢測腫瘤細胞死亡的分子特征。
除了檢測替莫唑胺的活性外，研究人員還證明可以使用WIFF來增強來自各種其他傳感器的信號，包括此前開發的用于檢測過氧化氫、核黃素和抗壞血酸的基于碳納米管的傳感器。
研究人員說，新技術將使熒光傳感器可跟蹤大腦或身體深處其他組織中的特定分子，用于醫療診斷或監測藥物效果。相關研究論文近日發表在《自然·納米技術》上。
