最新激光光譜技術，或讓疾病早期檢測更靠譜_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-01-03 19:09
編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼 責編／張夢
研究人員開發了一種新型激光光譜技術，該技術可精確分析體液分子的組成變化，進而為疾病的早期檢測提供參考。
《自然》雜誌近日報道，德國慕尼黑大學的阿託秒物理學實驗室的科學家們開發了一種獨特的激光技術，可用於分析生物樣品的分子組成。由此，研究人員或能探測有機系統化學組成的微小變化。
在生物化學層面，生物被認為是不同種類分子的複雜集合。生物細胞在代謝過程中會合成很多化合物，並以多種方式對其進行修飾。這些化合物中的很大一部分會進入細胞間介質中，並在血液等體液中逐漸積累起來。
生物醫學研究的主要目的之一在於，通過分析這些極為複雜的分子混合物，瞭解生物體狀態。
所有的分化細胞類型都參與到了複雜的生命活動中。其中，癌前和惡性細胞有它們自己特殊的分子標記，這些標記是腫瘤細胞已在體內存在的首個跡象。
然而，這些分子的識別難度很高。為了確定這些包含豐富信息的特徵分子，研究人員需要一種靈活、靈敏的單一分析方法來進行分子水平檢測。
該系統可使科學家獲取紅外光譜形式的化學指紋。
為此，阿託秒物理學實驗室的研究人員Ferenc Krausz教授領導的跨學科團隊，開發了一種新型的激光系統。該系統可使科學家獲取紅外光譜形式的化學指紋，進而揭示化合物的分子組成。這項技術具有空前的靈敏度，可用於所有已知生物分子的檢測。
新系統是一種基於超短激光脈衝技術的激光光譜儀。超短激光脈衝主要用於研究亞原子系統的超快動力學。
新系統是一種基於超短激光脈衝技術的激光光譜儀。
物理學家Ioachim Pupeza等承擔了儀器的設計工作，他們設計的強大激光脈衝覆蓋了紅外波段的大部分譜段，每一個脈衝可持續幾飛秒。這種極短暫的脈衝會引發原子間的鍵振動。脈衝通過後，振動分子會發出包含高度特徵波長的相干光。
該技術使捕獲全部的發射波長具備了可行性。樣品中的每一種化合物都以特定的頻率振動，因此在激光光譜儀的檢測下，任何分子都“無處可藏”。
研究人員Marinus Huber解釋説：“激光光譜儀可以覆蓋大範圍的紅外波長。與質譜法不同，這種技術可以捕獲生物樣本中所有類型的分子。”
未來，這項技術有望用於疾病的早期檢測。
在初始實驗中，研究人員已將此項技術用於樹葉、活細胞和血液樣本。生物學家Mihaela Zigman説：“激光光譜儀精確測定體液分子組成變化的能力賦予了生物學和醫學新的可能性。在未來，這項技術有望用於疾病的早期檢測。”
期刊來源：《自然》
期刊編號：0028-0836
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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/lm-saf123019.php
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