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太赫兹技术在癌症检测与诊断中的应用和进展

来源:原创    时间:2018-04-25    浏览:1377 次


 

太赫兹波是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波(1THz=10^12Hz)。太赫兹波介于微波和可见光之间,在长波段与毫米波重合,在短波段与红外线重合。


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21世纪前,太赫兹射线的产生、检测和利用仍然面临挑战,且投入成本巨大

太赫兹波正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波和红外线光学之间,虽然在电磁波频谱中占有很特殊的位置,也具有很多特殊的性质,但是很多年以来,太赫兹波的研究却是一个相对落后的“空白”。

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关于太赫兹波课题的第一篇科技论文于1890年就已经发表在期刊PhysicalReview的第一版首页,但是直到20世纪末,太赫兹射线的产生、检测和利用仍然面临挑战,阻碍着技术的研究和发展。因为当时,国际上研究太赫兹波发射的装置主要集中在高能物理激光、微波雷达以及太赫兹波成像与数据通讯领域,科研难度高,投入成本巨大。


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21世纪初,太赫兹波技术陆续被应用于一些医院,作为医生检测肿瘤的新颖无害的诊断工具。

21世纪初,通过更有效的太赫兹射线发生源和检测器,研究者们已经开始开发波导、滤波器和分光器来操纵太赫兹波。一个叫做QinetiQ的公司使用太赫兹波照相机拍摄了一张全身着装的人的图像,标记出了隐藏着的枪支。此后,国内外的太赫兹照相机、太赫兹人体安检仪开始出现了。

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这里最值得一提的是:太赫兹波的这项技术也陆续被应用于一些医院,作为医生检测肿瘤的新颖无害的诊断工具。这种方法较以前的检测工具减少了成本和病患痛苦。另外,英格兰利物浦大学的研究者们希望通过太赫兹射线轰击皮肤癌细胞来消灭皮肤癌,实验及论证已经开始展开。


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2009年,日本关于非干涉太赫兹光波有效抑制并杀灭前列腺癌细胞的实验和学术论文在国际知名刊物上发表。

2009年日本科学家新纳清宪攻克了人工低成本产生非干涉太赫兹射线的研究课题,使小功率、低成本非干涉太赫兹光波进入各领域科学验证成为现实。

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在日本由SHIMA量子医学研究所理事长,所长岛博基博士主导的关于非干涉太赫兹光波有效抑制并杀灭前列腺癌细胞的实验和学术论文已经在国际知名刊物Nature Precedings和欧洲的学术论文上发表。


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2013年3月,以色列科研人员宣布发现用太赫兹波照射癌细胞将阻止其再生,而又不破坏细胞本身!

2013年3月,在以色列特拉维夫第三届国际IEEE微波、通讯、天线和电子系统会议上,来自以色列阿里埃勒大学的科研人员宣布发现用太赫兹波照射癌细胞将阻止其再生,而又不破坏细胞本身,这一发现又为太赫兹治癌放射疗法提供了新途径。

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以色列阿里埃勒大学的亚哈罗姆教授表示,他们用太赫兹波照射肺癌细胞,发现癌细胞失去了再生能力,而健康细胞并不受影响,“这对治癌放射疗法无疑是巨大的喜讯,虽然其中的奥秘还有待进一步揭示,但是已经能够验证太赫兹光波具有治疗癌症抑制肿瘤的作用”。

之后,以色列和丹麦大学的科研团队得到了丹麦伊娃亨利基金会的资助,开始对太赫兹波治癌开展进一系列的实验和研究。


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2016年,我国太赫兹生物医疗研究项目有了新进展,太赫兹技术或将攻破癌症难治的大门。

2016年夏天,中国科学院重庆绿色智能技术研究院太赫兹技术研究中心(下称太赫兹技术研究中心),历时3年研究的太赫兹生物医疗研究发现,电磁波太赫兹波能直接“看到”DNA、蛋白质等生物大分子。如果用于生物医疗领域,有望在患癌之前检测到癌细胞。同时,中科院已与第三军医大学展开合作,太赫兹技术或将攻破癌症难治的大门。

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目前,通过太赫兹技术,该中心在实验室里已经能检测出肺癌早期在支气管中癌变的细胞。而在太赫兹技术更为成熟的美国、日本等国家,研究人员已经通过该技术检测出皮肤癌、乳腺癌、结肠癌和胃癌等多种癌细胞。