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我国应加快太赫兹技术生物医学应用研究

导读: 太赫兹波是频率在0.1—10THz的电磁波,处于宏观电子学向微观光子学过渡的波段。

  很多患者在医院检查病情时,需要做X光、CT、核磁共振等一系列检查。太赫兹(THz)波,一个尚未充分开发的电磁波段,或许将会改变这种状况。

  近日,在以“太赫兹波在生物医学应用中的科学问题与前沿技术”为主题的第488次香山科学会议上,与会专家指出,由于太赫兹波具有反应物质结构与性质的指纹特性,并且光子能量低,远远小于X射线能量,不会对生物大分子、生物细胞和组织产生有害电离,特别适合于对生物组织进行活体检查。因此,相较于现有医学成像技术,太赫兹波光谱成像技术具有更独特、更适用的物理特征。

  太赫兹波是频率在0.1—10THz的电磁波,处于宏观电子学向微观光子学过渡的波段。国际上,太赫兹生物医学研究随着欧盟2000年设立的国际联合项目“THz-Bridge”正式启动。美国政府将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一,日本将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首,并将生物医学应用列为主要方向之一,欧洲也连续10年将生物医学应用作为首要研究方向。

  本次会议的执行主席之一姚建铨院士介绍说,围绕太赫兹技术生物医学应用研究,国际上已经开展了很多大型国际合作项目。目前,国内外在太赫兹技术生物大分子、细胞、组织、器官等生物监测及生物效应研究方面,已取得部分代表性成果。

  本次会议的执行主席之一杜祥琬院士指出,在所有物理技术中,电磁波技术对医学的促进作用尤其突出。从1901年X线获得第一届诺贝尔物理学奖开始,已有5项与生物医学相关的诺贝尔奖授予了X光谱技术领域。“这次会议就是研讨太赫兹技术和生物医学前沿的交叉,推动这个领域的深入研究与合作。”

  针对太赫兹技术在生物医学方面的应用,吉林大学教授崔洪亮介绍,生物大分子相互作用是重大生命现象与病变产生的关键动因,而太赫兹光子能量覆盖了生物大分子空间构象的能级范围。该频段包含了其他电磁波段无法探测到的直接代表生物大分子功能的空间构象等重要信息。因此,可以发展一种利用太赫兹探测和干预生物大分子相互作用过程的新理论和新技术,为当前重大疾病诊断、有效干预提供先进的技术手段。

  太赫兹技术最终应用到生物医学领域,还需要落实到具体的医疗设备上,在产业化上形成一定规模。

  “我国检验医学现有的核心技术和临床设备主要都被国外垄断,国产品牌市场占有率极低。”第三军医大学西南医院府伟灵教授对此忧心忡忡。他指出:“目前,太赫兹波侦检分子与细胞的检测理论和关键技术是我国第一个与全球同步开展的研究,将从新的视角为检验医学领域提供分子和细胞侦检的革命性科学手段,有望阐明和提供全新的检验医学理论与技术体系,形成太赫兹波—检验医学优势新学科和产业基础。”

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