[發明專利]用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導管傳感器

無效

• 申請號: 200810023201.8
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101248985A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 顧寧;江筱莉;金永龍;顧加雨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導管傳感器，通過檢測腫瘤特異性分子的拉曼信號，實現體內實時檢測癌癥的技術，屬于醫療儀器技術領域。

背景技術

癌癥是人類健康最大敵人，幾乎人體的所有器官都能發生癌癥，全球每年約有600萬人被癌癥奪去生命。我國每年有160萬至180萬人被確診為癌癥患者，有130萬人死于癌癥，死亡率僅次于冠心病，居第二位。另一方面，如果能早期發現和診斷，幾乎所有癌癥都是可以治療的，因此，癌癥的盡早發現和診斷在臨床處理中起著重要的作用。

拉曼光譜技術是一種基于光與物質相互作用的特性，利用非彈性拉曼光散射來進行無損傷探測的方法。任何物質都有確定的分子結構，都有確定的分子振動光譜，拉曼散射光譜技術從物質的分子振動光譜來識別和區分不同的物質結構，成為研究物質分子結構的有效手段。在醫學上，拉曼光譜可從疾病引起組織、體液、細胞的分子組成的變化，在分子和細胞水平上來診斷疾病。相對其他方法，拉曼光譜用于醫學診斷具有非破壞性，非侵入性，不用試劑和高度自動化的優點。現在國內外的針對癌癥的拉曼信號研究主要基于一定數量癌變的和正常的器官組織的拉曼光譜的對比研究，從二者的拉曼特征光譜差異能找出反映癌變的特征標志光譜。對于拉曼光譜用于癌癥診斷的研究報道目前還不太多，主要還限于乳腺癌、皮膚癌等外部的癌變的研究。

拉曼散射效應是個非常弱的過程，其光強一般僅約為入射光強的10^-9～10^-8，所以要對拉曼光譜進行研究幾乎都要用到某種增強效應。目前采用的增強方法主要有共振拉曼散射方法和表面增強拉曼散射(SERS)方法，SERS增強因子可達10³～10⁷。近幾年來，表面增強拉曼散射方法由于其探測靈敏度高、分辨率高、水干擾小、穩定性好及適合于界面研究等優點，己被廣泛應用于表面研究、吸附物界面表面狀態的研究、生物大分子的界面取向及構型、構象的研究和結構的分析等。已發現能產生SERS的金屬有Ag，Au，Cu和Pt等少數金屬，以Ag的增強效應為最佳，最為常用，金次之。金/銀膠體可以實現液相拉曼增強，在固體表面沉積或者修飾金/銀可以實現固相表面拉曼增強，如表面具有規則微納結構，則將會有更好的增強效果。利用表面增強拉曼散射，可以實現體內循環系統中腫瘤特異性標志物的拉曼增強檢測，相對于癌變組織的檢測，腫瘤特異性標志物有更好的特異性、準確性和在體可操作性。目前美國的大學研究人員通過單克隆抗體修飾的納米金顆粒增強拉曼信號，實現了在小動物體內的體表淺腫瘤的檢測，但是對于體表深度大于1-2cm的腫瘤的在體檢測還無法實現。

光纖技術應用于遠距離傳輸和放大光學信號使得拉曼散射直接用在體內臨床診斷疾病成為可能。光纖在醫學和生物學中得到了廣泛的應用，從光管道和壓力傳感器到復雜的化學傳感器都與光纖有關，相干光纖束可用于內窺鏡成像，而單光纖可用于近紅外分層成像和光學相干分層成像。采用光纖還能方便地將光輻射傳輸到組織內，以激活靶標化學治療藥物。利用光纖光導將光波傳輸到測定部位的化學傳感技術可以進行光度和熒光分析。把醫用導管和光纖相結合，利用光纖把激光信號傳入導管上的生物特異檢測平臺上，再接收反饋的拉曼增強散射信號，進行拉曼光譜分析，就可以實時檢測體內的特定物質。

反饋的光散射信號中含有瑞利散射和拉曼散射，拉曼散射的強度比瑞利散射要弱得多，拉曼光譜強度大約只有瑞利線的千分之一。所以為了檢測拉曼光譜，需要對瑞利散射信號進行分離。光纖光柵是基于光纖的光敏特性制成的一類重要的光纖型器件，它在在線光濾波、光耦合、光放大和信號檢測等功能的實現中發揮了重要作用。所謂光纖的光敏特性是指在紫外光照射下，光纖的折射率隨光強發生變化的特性。采用光柵光纖可以實現反饋光散射信號中的瑞利散射過濾。

為了得到更好的激光激發效果，使用彌散光纖作為激光輸入光纖。彌散光纖由石英芯纖維和醫用高分子包層構成，包層中加入一定比例的彌散劑。當石英芯纖維中的傳輸光在芯包界面發生全反射時，進入包層的光遇到彌散劑將改變傳輸方向，致使一部分光從光纖包層中泄漏出來，使得不僅僅是光纖頭端，同時光纖側端也可以發出激光信號，增大激光激發范圍。