新型激光掃描顯微鏡改善癌細(xì)胞檢測(cè)

弗勞恩霍夫研究人員開(kāi)發(fā)了一種非?？焖俚募夹g(shù)，用于確定腫瘤是否已完全切除——甚至在患者離開(kāi)手術(shù)室之前。結(jié)合使用激光掃描顯微鏡和熒光腫瘤標(biāo)記物，醫(yī)生可以在手術(shù)后立即檢測(cè)到任何剩余的癌細(xì)胞。

手術(shù)切除腫瘤是一個(gè)微妙的過(guò)程。必須以極高的精度和盡可能少的切口完全切除癌組織。之后，外科醫(yī)生必須問(wèn)自己一些問(wèn)題。例如，所有的癌細(xì)胞都被完全去除了嗎?移除是否會(huì)損害周圍組織?特別是對(duì)于腦腫瘤，盡可能少地去除健康的神經(jīng)細(xì)胞非常重要。

現(xiàn)在，在 LSC-Onco(激光掃描腫瘤學(xué))項(xiàng)目中工作的弗勞恩霍夫研究人員通過(guò)結(jié)合激光掃描顯微鏡找到了一種快速、可靠的解決方案。和熒光腫瘤標(biāo)志物。使用顯微鏡，醫(yī)生可以檢查腫瘤切除區(qū)域周圍的組織——甚至無(wú)需離開(kāi)手術(shù)室。弗勞恩霍夫生物醫(yī)學(xué) MEOS 微電子和光學(xué)系統(tǒng)中心負(fù)責(zé)人 Michael Scholles 解釋說(shuō)：“預(yù)先應(yīng)用的熒光標(biāo)記可以讓醫(yī)生看到切口后可能留下的任何癌細(xì)胞。然后這些細(xì)胞可以被完全去除，非常精確。” 該技術(shù)是在愛(ài)爾福特的弗勞恩霍夫中心開(kāi)發(fā)的，MEOS 在那里研究生命科學(xué)、微電子、光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。該項(xiàng)目涉及德累斯頓弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng) IPMS 研究所和萊比錫弗勞恩霍夫細(xì)胞治療和免疫學(xué) IZI 研究所的研究人員。

手術(shù)室中的激光掃描顯微鏡

在 LSC-Onco 項(xiàng)目中，F(xiàn)raunhofer IPMS 的專家使用采用 MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制造的微掃描鏡進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試的激光掃描顯微鏡概念。在顯微鏡內(nèi)部，鏡子以每秒數(shù)千次的速度振蕩，將波長(zhǎng)為 488 納米的藍(lán)色激光逐點(diǎn)引導(dǎo)到整個(gè)像場(chǎng)。鏡子同時(shí)將組織發(fā)出的熒光導(dǎo)向一個(gè)高靈敏度的光電探測(cè)器。然后可以使用來(lái)自光電探測(cè)器的信號(hào)來(lái)構(gòu)建二維圖像。圖像也可以記錄在不同的平面上，從而使表面下的腫瘤細(xì)胞也變得可見(jiàn)。“這意味著，第一次，一個(gè)強(qiáng)大的，

該熒光圖像顯示了用 LSC-Onco 顯微鏡記錄的腫瘤切片。熒光綠色區(qū)域表示癌細(xì)胞。信用：弗勞恩霍夫-Gesellschaft

熒光腫瘤標(biāo)志物

在顯微鏡可以檢測(cè)到癌細(xì)胞之前，必須首先標(biāo)記細(xì)胞本身。Fraunhofer IZI 的研究人員利用他們的生物醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)開(kāi)發(fā)了一種熒光腫瘤標(biāo)記液，簡(jiǎn)而言之，這種液體可以使癌細(xì)胞在顯微鏡下發(fā)光。Fraunhofer IZI 的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了用于腦和皮膚腫瘤的標(biāo)記物，目前正在研究其他類型的腫瘤是否會(huì)產(chǎn)生類似的反應(yīng)。經(jīng)患者同意，Helios Hospital Erfurt 提供了開(kāi)發(fā)腫瘤標(biāo)志物所需的組織樣本。

切除腫瘤后，將腫瘤標(biāo)記物應(yīng)用于周圍組織，激光掃描顯微鏡直接定位在傷口上方。當(dāng)顯微鏡的藍(lán)色激光束遇到健康細(xì)胞時(shí)，反射光會(huì)被二向色濾光片阻擋，二向色濾光片只能通過(guò)特定波長(zhǎng)。結(jié)果，顯微鏡顯示器上的圖像對(duì)于這些細(xì)胞保持黑色。然而，如果藍(lán)色激光遇到癌細(xì)胞，腫瘤標(biāo)志物就會(huì)發(fā)出綠色熒光。此光通過(guò)二向色濾光片并在顯示屏上顯示為綠點(diǎn)或色塊。該系統(tǒng)的分辨率非常高，甚至可以檢測(cè)到單個(gè)癌細(xì)胞并將其顯示在顯示器上。“用激光掃描顯微鏡檢查手術(shù)區(qū)域只需要幾秒鐘，”Scholles 說(shuō)。

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