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李刚、薛皓团队在脑胶质瘤医工交叉精准诊疗领域取得新进展

时间:2023-05-24 14:10:55 浏览量:

【本站讯】近日,山东大学齐鲁医院神经外科李刚、薛皓教授团队与山东大学微电子学院张翼飞教授团队在国际著名期刊Sensors and Actuators B: Chemical(中科院一区,IF:9.221)发表了题为“Label-free Distinguish Proliferative and Apoptotic Responses of Glioma Cells with Terahertz Metamaterials”的研究成果,该研究基于自主研发的太赫兹—超材料生物传感器,实现了脑胶质瘤辅助治疗敏感性的快速精准评估,为制定脑胶质瘤个体化治疗方案提供了新的思路和方法。齐鲁医院神经外科李刚教授、薛皓副研究员和山东大学微电子学院张翼飞教授为论文共同通讯作者;齐鲁医院神经外科硕士研究生王青桐和山东大学微电子学院硕士研究生李珂为论文共同第一作者。

脑胶质瘤的高异质性导致胶质瘤患者对各种辅助治疗(放疗、化疗和免疫治疗等)表现出不同的敏感性,制定个体化的治疗方案对其预后至关重要。研究人员通常利用患者来源的原代肿瘤细胞、类器官或肿瘤异种移植模型进行药敏检测;然而,这种检测方案需要结合传统的生物学实验来评估治疗效果,经典的标记检测方法耗时较长且检测流程繁琐,而无标记的光谱和电化学检测技术灵敏度较低,容易出现假阳性。因此,迫切需要一种新的技术来快速、精准地评估辅助治疗效果,指导脑胶质瘤个体化治疗方案的制定。

太赫兹(terahertz,THz)波是一种频率波段在0.1-10THz的电磁波,许多生物大分子(蛋白质、DNA等)的旋转振动能级均处于该波段,且其能量低、穿透性强、方向性好。此外,超材料(metamaterials, MTMs)由具有非自然光学特性的周期性人工原子组成,它们增强的局部场极大地促进了THz波和生物分析物在亚波长尺度上的相互作用。近年来,结合MTMs提高检测灵敏度的THz技术得到迅猛发展,并广泛应用于生物分子指标和细胞学特征检测等生物医学领域。基于此,李刚教授与张翼飞教授团队设计研发了一种“插指样”电L-C MTMs(ELC-MTMs)生物传感器芯片,并合成适配芯片的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)细胞培养腔,最终组装成 ELC-MTMs 生物传感器;实验结果证实该生物传感器能够实时监测辅助治疗处理下胶质瘤的细胞数量和活性状态变化,具有评估辅助治疗敏感性,指导脑胶质瘤个体化治疗的潜力;相较于传统的生物学检测方法,其检测时间短,每次仅需5分钟,并且检测结果综合性指标易解读,临床应用便捷高效。

李刚教授团队长期致力于脑胶质瘤发病机制、精准诊疗分子靶标鉴定和临床转化及脑肿瘤医工交叉诊疗领域的研究,取得了一系列高水平的研究成果,在国内外首次阐明了外泌体调控脑胶质瘤免疫微环境的全新机制,研发了基于工程化外泌体负载纳米颗粒的精准靶向治疗系统,验证了基于实时荧光PCR的术中快速分子诊断的临床应用价值,相关研究成果已在Autophagy、Molecular Cancer、Molecular Therapy、Advanced Science、Neurosurgery等高水平学术期刊上发表。本研究得到了国家自然科学基金委、泰山学者攀登计划等项目的资助,同时得到山东省脑功能重构省级重点实验室和山东大学脑与类脑科学研究院等平台的支持。

相关链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400523006020

https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133887

【作者:薛皓、王青桐 来源:神经外科 责编:李小诗 审核:刘艳】

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