浙大研发出PET探针合成新设备 为精准医疗提供新路径

    PET分子影像探针微流模块化集成合成系统样机 浙江大学供图

    浙江在线杭州4月8日讯(浙江在线记者 曾杨希 通讯员 柯溢能 吴雅兰)当前,影像技术在疾病诊治中具有重要作用。PET,又称正电子发射型计算机断层现显像,是目前国际上最先进的分子影像学诊断技术。4月8日,浙江大学对外发布,该校核医学与分子影像研究所张宏教授团队历时12年,成功研制国内首套具有自主知识产权的PET分子影像探针微流模块化集成合成系统。

    据介绍,这项研究成果不仅极大拓展了个体化、精准医疗的PET临床应用,还可以为相关新药研发发挥重要支撑作用,对我国抢占该领域的科学研究制高点具有重要战略意义。

    记者从现场了解到,目前研制成功的样机,具有低成本、多模块,快合成、自动化等特点,采用微流控芯片模块化策略,在一台仪器上就可以合成不同的PET分子影像探针。

    PET分子影像探针微流模块化集成合成系统样机 记者 曾杨希 摄

    PET探针,一把钥匙开一把锁

    在PET检查过程中,扫描前需要先给病人注射一种放射性制剂,从它们所参与的代谢过程,测定肌体内各种组织器官及细胞代谢的生化改变、基因表达、受体功能等信息,实现对肿瘤、心血管及神经精神等重要疾病的精准治疗。

    在PET技术中,分子影像探针是关键。通常情况下,分子影像探针是一种特异性的显像剂,其中发挥信号作用的是放射性核素。这些放射性核素就像“侦查兵”,通过与病灶上的特定受体等相结合,一路释放信号留下“蛛丝马迹”,帮助医生和科研人员找到病灶的位置。

    就像一把钥匙开一把锁,采用PET对不同疾病进行诊断,需要采用不同的分子影像探针。目前,国际上已经有这类分子影像探针100余种。

    然而,要合成不同的分子影像探针,需要依托于PET分子影像探针合成设备。目前,我国的分子影像探针合成设备基本上是单一设备合成单一探针,严重滞后于临床应用和研究的速度,且长期依靠国外进口。因此,研发出一种具有自主知识产权的PET分子影像探针合成系统具有迫切需求。

    微流控芯片 记者 曾杨希 摄

    微流控,让化学合成在一根“头发丝”里进行

    说到化学合成,你可能会想到实验室内的瓶瓶罐罐。微流控技术就是把瓶瓶罐罐放到微流控芯片的微通道网络中,让不同液体在其中实现化学反映。

    张宏团队用石英设计出一款特殊的微流控芯片,仅有两张名片大小,里面却大有乾坤,能实现快速反应和微量探针的合成。

    团队成员、浙江大学化学系特聘副研究员潘建章介绍,他们采用的微流控芯片结构,使其在容纳流体的有效结构(包括通道、反应室和其他功能部件)中,至少在1个维度上为微米级,“通常微通道宽度和深度为10到500微米,最小的通道内径比一根头发丝还要细。”

    12年来,随着研究的深入,课题组将微流控芯片迭代为涵盖微泵、微储液器、连接微管、微混合器、微分离纯化柱的以微流控芯片反应器为主的合成系统。

    记者在现场看到了目前的样机,外形为一个长35厘米、宽25厘米、高28厘米的黑盒子,并配备了一个外置显示器,重7到8千克。“它能在线控制PET分子影响探针的化学纯度和放射化学纯度,易于在我国各医院和研究机构大规模推广和应用,有良好的产业化和市场需求。”张宏表示。

    研发团队 浙江大学供图

    模块化,像换磁带一样便捷合成不同分子影像探针

    张宏团队研制的微流控芯片反应器,能合成不同的分子探针。根据不同探针的合成反应需要,他们研究出不同的微流控芯片反应器。通过自动控制的通道切换,就能把不同试剂通入反应芯片。

    因此,一旦芯片插入仪器,需要什么试剂,就像在饮料机上选饮料,能够根据需求对接。也就是说,针对不同分子影像探针制造,通过更换微流控芯片即可实现,而不必更换整个系统或者设备。每一个芯片就像一盘磁带,插上不同磁带可以播放出不同歌曲,插上不同的芯片就能获得不同的探针。

    张宏团队还通过系统化集成研究,构建了微流控合成仪主机控制系统,实现了全自动远程控制,只需要在电脑上选择配置方案,便可一键合成所需分子影像探针。

    目前,该项目已形成9项重要专利,并且在放射量、制备时间、前体量、溶剂消耗量、功率消耗、设备成本等关键能耗指标上,较现有设备降低62%至98%。

    相关科研工作受到国家科技支撑计划和国家基金委科学仪器基础研究专项支持。

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