浙大研發出PET探針合成新設備 為精準醫療提供新路徑

發布時間:2019-04-15來源:浙江在線作者:曾楊希 柯溢能 吳雅蘭77

    當前,影像技術在疾病診治中具有重要作用。PET,又稱正電子發射型計算機斷層現顯像,是目前國際上最先進的分子影像學診斷技術。4月8日,浙江大學對外發布,該校核醫學與分子影像研究所張宏教授團隊歷時12年,成功研制國內首套具有自主知識產權的PET分子影像探針微流模塊化集成合成系統。

  據介紹,這項研究成果不僅極大拓展了個體化、精準醫療的PET臨床應用,還可以為相關新藥研發發揮重要支撐作用,對我國搶占該領域的科學研究制高點具有重要戰略意義。

  記者從現場了解到,目前研制成功的樣機,具有低成本、多模塊,快合成、自動化等特點,采用微流控芯片模塊化策略,在一臺儀器上就可以合成不同的PET分子影像探針。



PET探針,一把鑰匙開一把鎖

  在PET檢查過程中,掃描前需要先給病人注射一種放射性制劑,從它們所參與的代謝過程,測定肌體內各種組織器官及細胞代謝的生化改變、基因表達、受體功能等信息,實現對腫瘤、心血管及神經精神等重要疾病的精準治療。

  在PET技術中,分子影像探針是關鍵。通常情況下,分子影像探針是一種特異性的顯像劑,其中發揮信號作用的是放射性核素。這些放射性核素就像“偵查兵”,通過與病灶上的特定受體等相結合,一路釋放信號留下“蛛絲馬跡”,幫助醫生和科研人員找到病灶的位置。

  就像一把鑰匙開一把鎖,采用PET對不同疾病進行診斷,需要采用不同的分子影像探針。目前,國際上已經有這類分子影像探針100余種。

  然而,要合成不同的分子影像探針,需要依托于PET分子影像探針合成設備。目前,我國的分子影像探針合成設備基本上是單一設備合成單一探針,嚴重滯后于臨床應用和研究的速度,且長期依靠國外進口。因此,研發出一種具有自主知識產權的PET分子影像探針合成系統具有迫切需求。



微流控,讓化學合成在一根“頭發絲”里進行

  說到化學合成,你可能會想到實驗室內的瓶瓶罐罐。微流控技術就是把瓶瓶罐罐放到微流控芯片的微通道網絡中,讓不同液體在其中實現化學反映。

  張宏團隊用石英設計出一款特殊的微流控芯片,僅有兩張名片大小,里面卻大有乾坤,能實現快速反應和微量探針的合成。

  團隊成員、浙江大學化學系特聘副研究員潘建章介紹,他們采用的微流控芯片結構,使其在容納流體的有效結構(包括通道、反應室和其他功能部件)中,至少在1個維度上為微米級,“通常微通道寬度和深度為10到500微米,最小的通道內徑比一根頭發絲還要細。”

  12年來,隨著研究的深入,課題組將微流控芯片迭代為涵蓋微泵、微儲液器、連接微管、微混合器、微分離純化柱的以微流控芯片反應器為主的合成系統。

  記者在現場看到了目前的樣機,外形為一個長35厘米、寬25厘米、高28厘米的黑盒子,并配備了一個外置顯示器,重7到8千克。“它能在線控制PET分子影響探針的化學純度和放射化學純度,易于在我國各醫院和研究機構大規模推廣和應用,有良好的產業化和市場需求。”張宏表示。

模塊化,像換磁帶一樣便捷合成不同分子影像探針

  張宏團隊研制的微流控芯片反應器,能合成不同的分子探針。根據不同探針的合成反應需要,他們研究出不同的微流控芯片反應器。通過自動控制的通道切換,就能把不同試劑通入反應芯片。

  因此,一旦芯片插入儀器,需要什么試劑,就像在飲料機上選飲料,能夠根據需求對接。也就是說,針對不同分子影像探針制造,通過更換微流控芯片即可實現,而不必更換整個系統或者設備。每一個芯片就像一盤磁帶,插上不同磁帶可以播放出不同歌曲,插上不同的芯片就能獲得不同的探針。

  張宏團隊還通過系統化集成研究,構建了微流控合成儀主機控制系統,實現了全自動遠程控制,只需要在電腦上選擇配置方案,便可一鍵合成所需分子影像探針。

  目前,該項目已形成9項重要專利,并且在放射量、制備時間、前體量、溶劑消耗量、功率消耗、設備成本等關鍵能耗指標上,較現有設備降低62%至98%。

  相關科研工作受到國家科技支撐計劃和國家基金委科學儀器基礎研究專項支持。


浙江在線2019年4月8日