[導(dǎo)讀]據(jù)國外媒體報道，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的工程師們近日研制出了一款世界上最快速的相機，可用于探測難以捉摸的“流氓”癌細胞。這一科研成果的研究報告發(fā)表在了最新一期的《美國國家科學(xué)院院刊》上。從大量
據(jù)國外媒體報道，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的工程師們近日研制出了一款世界上最快速的相機，可用于探測難以捉摸的“流氓”癌細胞。這一科研成果的研究報告發(fā)表在了最新一期的《美國國家科學(xué)院院刊》上。
從大量各類正常細胞中識別和分離出一些罕見細胞對于某些疾病的早期發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測和治療來說正在變得越來越重要。這些罕見細胞中，在體內(nèi)自由移動的癌細胞就是一個很好的例子。通常情況下，在10億個健康細胞中也只有一小撮癌細胞，然而它們會搶先轉(zhuǎn)移，癌細胞擴散導(dǎo)致癌癥患者的死亡率高達約90%。這樣的“流氓”細胞除了癌細胞以外，還包括用于再生醫(yī)學(xué)的干細胞及其它類型的細胞。不幸的是，檢測這樣的細胞是很困難的。要取得良好的統(tǒng)計準確性需要一臺自動化、高通量的儀器，可以在相當短的時間內(nèi)對數(shù)以百萬計的細胞進行檢測。配備了數(shù)碼相機的顯微鏡是目前分析細胞的唯一設(shè)備，但是該設(shè)備對于這項研究來說速度顯得太慢了。
現(xiàn)在，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的工程師們開發(fā)了一種全新的光學(xué)顯微鏡，可以讓這項艱巨的任務(wù)變得輕松許多。加州大學(xué)洛杉磯分校電氣工程學(xué)院的工程師巴赫拉姆?賈拉利(BahramJalali)說：“為了抓拍到這些難以捉摸的細胞，相機必須具備在非常高的幀速率下持續(xù)捕獲并對數(shù)百萬張圖像進行數(shù)字化處理的能力。傳統(tǒng)的CCD和CMOS攝像頭達不到這樣的速度和靈敏度，因為從像素陣列讀取數(shù)據(jù)需要時間，它們在速度極快的情況下對光變得不那么敏感?！?BR>
目前的流式細胞儀具有較高的通量，但是因為它依靠單點的光散射而不是拍照，在檢測非常罕見的細胞類型時還不夠靈敏，比如對于那些目前處于早期階段或癌細胞轉(zhuǎn)移前的癌癥患者不適用。為了克服這些限制，巴赫拉姆?賈拉利和UCLA的的生物工程學(xué)副教授迪諾?迪?卡羅（Dino DiCarlo）領(lǐng)導(dǎo)的一個包括生物技術(shù)、光學(xué)、高速電子和微流體的跨學(xué)科研究團隊開發(fā)出了高通量流式光學(xué)顯微鏡，這款顯微鏡非常靈敏，具備實時探測含量為百萬分之一的罕見細胞的能力。
賈拉利的團隊以他們在2009年創(chuàng)建的光子時間飛梭相機技術(shù)為基礎(chǔ)，研制出了世界上最快的連續(xù)運行的相機。賈拉利、迪?卡羅和他們的同事在報告中描述了他們?nèi)绾螌⑦@臺相機與先進的微流體和實時圖像處理技術(shù)進行整合，以對血液樣本中的細胞進行分類。新的血液篩查技術(shù)每秒可篩查10萬個細胞，比傳統(tǒng)的基于成像的血液分析儀高出約100倍的通量。迪?卡羅說：“這項科研成果需要與一些尖端技術(shù)進行整合，通過生物工程部門、電氣工程部門和加州納米技術(shù)研究院的合作，并采用了UCLA細胞診斷學(xué)部門開發(fā)的重要的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施?！辟Z拉利和迪?卡羅均是加州大學(xué)洛杉磯分校的加州納米技術(shù)研究院的成員。
他們的研究演示了如何實時辨別血液中罕見的乳腺癌癌細胞。初步結(jié)果表明，這種新技術(shù)有可能迅速地在大量血液中檢測到極稀少的循環(huán)癌細胞，并將提高癌癥早期檢測、監(jiān)測藥物和放射治療的效率。加州大學(xué)洛杉磯分校的電氣工程和生物工程的項目經(jīng)理本田惠介(KeisukeGoda)說：“這項技術(shù)可以大大減少錯誤，并將降低醫(yī)療診斷成本?！?BR>
研究人員通過將實驗室生長的癌細胞與模擬現(xiàn)實生活中的病人的不同比例的血液進行混合得到了檢測結(jié)果。加州納米技術(shù)研究院的一名成員格達（Goda）說：“為了進一步驗證該技術(shù)的臨床應(yīng)用效果，我們目前正在與臨床醫(yī)生合作進行臨床試驗。這項技術(shù)也將可能用于進行尿液分析、水質(zhì)監(jiān)測和相關(guān)的應(yīng)用?！?
從大量各類正常細胞中識別和分離出一些罕見細胞對于某些疾病的早期發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測和治療來說正在變得越來越重要。這些罕見細胞中，在體內(nèi)自由移動的癌細胞就是一個很好的例子。通常情況下，在10億個健康細胞中也只有一小撮癌細胞，然而它們會搶先轉(zhuǎn)移，癌細胞擴散導(dǎo)致癌癥患者的死亡率高達約90%。這樣的“流氓”細胞除了癌細胞以外，還包括用于再生醫(yī)學(xué)的干細胞及其它類型的細胞。不幸的是，檢測這樣的細胞是很困難的。要取得良好的統(tǒng)計準確性需要一臺自動化、高通量的儀器，可以在相當短的時間內(nèi)對數(shù)以百萬計的細胞進行檢測。配備了數(shù)碼相機的顯微鏡是目前分析細胞的唯一設(shè)備，但是該設(shè)備對于這項研究來說速度顯得太慢了。
現(xiàn)在，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的工程師們開發(fā)了一種全新的光學(xué)顯微鏡，可以讓這項艱巨的任務(wù)變得輕松許多。加州大學(xué)洛杉磯分校電氣工程學(xué)院的工程師巴赫拉姆?賈拉利(BahramJalali)說：“為了抓拍到這些難以捉摸的細胞，相機必須具備在非常高的幀速率下持續(xù)捕獲并對數(shù)百萬張圖像進行數(shù)字化處理的能力。傳統(tǒng)的CCD和CMOS攝像頭達不到這樣的速度和靈敏度，因為從像素陣列讀取數(shù)據(jù)需要時間，它們在速度極快的情況下對光變得不那么敏感?！?BR>
目前的流式細胞儀具有較高的通量，但是因為它依靠單點的光散射而不是拍照，在檢測非常罕見的細胞類型時還不夠靈敏，比如對于那些目前處于早期階段或癌細胞轉(zhuǎn)移前的癌癥患者不適用。為了克服這些限制，巴赫拉姆?賈拉利和UCLA的的生物工程學(xué)副教授迪諾?迪?卡羅（Dino DiCarlo）領(lǐng)導(dǎo)的一個包括生物技術(shù)、光學(xué)、高速電子和微流體的跨學(xué)科研究團隊開發(fā)出了高通量流式光學(xué)顯微鏡，這款顯微鏡非常靈敏，具備實時探測含量為百萬分之一的罕見細胞的能力。
賈拉利的團隊以他們在2009年創(chuàng)建的光子時間飛梭相機技術(shù)為基礎(chǔ)，研制出了世界上最快的連續(xù)運行的相機。賈拉利、迪?卡羅和他們的同事在報告中描述了他們?nèi)绾螌⑦@臺相機與先進的微流體和實時圖像處理技術(shù)進行整合，以對血液樣本中的細胞進行分類。新的血液篩查技術(shù)每秒可篩查10萬個細胞，比傳統(tǒng)的基于成像的血液分析儀高出約100倍的通量。迪?卡羅說：“這項科研成果需要與一些尖端技術(shù)進行整合，通過生物工程部門、電氣工程部門和加州納米技術(shù)研究院的合作，并采用了UCLA細胞診斷學(xué)部門開發(fā)的重要的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施?！辟Z拉利和迪?卡羅均是加州大學(xué)洛杉磯分校的加州納米技術(shù)研究院的成員。
他們的研究演示了如何實時辨別血液中罕見的乳腺癌癌細胞。初步結(jié)果表明，這種新技術(shù)有可能迅速地在大量血液中檢測到極稀少的循環(huán)癌細胞，并將提高癌癥早期檢測、監(jiān)測藥物和放射治療的效率。加州大學(xué)洛杉磯分校的電氣工程和生物工程的項目經(jīng)理本田惠介(KeisukeGoda)說：“這項技術(shù)可以大大減少錯誤，并將降低醫(yī)療診斷成本?！?BR>
研究人員通過將實驗室生長的癌細胞與模擬現(xiàn)實生活中的病人的不同比例的血液進行混合得到了檢測結(jié)果。加州納米技術(shù)研究院的一名成員格達（Goda）說：“為了進一步驗證該技術(shù)的臨床應(yīng)用效果，我們目前正在與臨床醫(yī)生合作進行臨床試驗。這項技術(shù)也將可能用于進行尿液分析、水質(zhì)監(jiān)測和相關(guān)的應(yīng)用?！?
下載文檔
