新技术

暨南大学联合团队在稀土荧光探针修饰光纤肿瘤诊疗方面取得进展

近日，暨南大学光子技术研究院关柏鸥教授团队和药学院张冬梅教授团队合作在肿瘤诊疗方面取得重要进展，实现了肿瘤在体原位快速诊断与治疗一体化技术，研究成果以“Fiber-Optic Theranostics（FOT）:Interstitial Fiber-Optic Needles for Cancer Sensing and Therapy”为题发表在国际期刊Advanced Science（IF:16.81 ）上。

如何战胜恶性肿瘤，是现代科技面临的重大挑战性课题之一。人们一直在努力寻找更快捷的肿瘤诊断技术和更有效的肿瘤治疗手段。关柏鸥教授团队和张冬梅教授团队进行跨学科合作，以光纤为载体构建肿瘤诊断与治疗技术。光纤只有头发丝般粗细，能够近乎无创地被引导到达体内病变部位。到达肿瘤病灶后，光纤不仅能够进行肿瘤原位检测，还能对肿瘤加热杀死癌细胞。

肿瘤检测是通过光纤荧光传感器实现的。研究团队研制了一种肿瘤微环境响应荧光探针，将荧光探针修饰在光纤前端，光纤到达病变位置后荧光探针能够对肿瘤做出快速响应，响应时间小于20 秒。如果肿瘤是恶性的，荧光探针会发出荧光，荧光信号经由光纤传递出来。

肿瘤治疗利用了光热效应，光纤前端一小段光纤中掺有稀土离子，稀土离子吸收光纤中光能转化为热量。肿瘤细胞比正常细胞对热更敏感，在42.5～43℃下正常细胞不会受到损伤，而肿瘤细胞则会损伤坏死。光纤前端还内置了布拉格光栅温度传感器，能够实时监测靶区温度，从而控制热疗剂量。小鼠实验表明，该技术对人胰腺癌移植瘤、人肝癌原位移植瘤、人乳腺癌原位移植瘤都能够有效治疗，肿瘤抑制率达到100%。

暨南大学光子技术研究院冉洋研究员、王维副研究员、药学院陈敏锋副研究员、医学部徐志远博士后为共同第一作者，光子技术研究院关柏鸥教授和药学院张冬梅教授为共同通讯作者。此外，美国圣约翰大学陈哲生教授为该项研究做出了贡献。该工作得到了国家自然科学基金、广东特支计划本土团队项目、暨南大学学科交叉专项等项目的资助。

（暨南大学）

新发现：稀土在量子通讯和处理器中的应用前景

● 朱晗/译

法国国家科学研究中心（Centre National de la Recherche Scientifique）、斯特拉斯堡大学（l Université de Strasbourg）、卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruher Institute of Technology）和巴黎科技学院（Chimie ParisTech-PSL）联合开展的一项新研究表明了一种稀土基新材料在光子量子系统应用中的潜力。

研发团队在《自然》杂志上发表的一篇论文解释道，虽然量子技术有望在未来引发一场“技术”革命，但执行起来仍然很复杂。例如，他们提出了一个问题：为何通过光纤能与光相互作用实现信息与通讯处理功能的量子系统依旧十分罕见。

科学家称：“理想情况下，此类平台必须包括光接口和信息存储单元，即存储器”。“这些单元必须要以自旋方式处理信息。事实证明，开发能够在量子水平上实现自旋与光产生连接的材料尤其困难。”

尽管存在这些困难，他们还是成功地证明了铕分子晶体在量子通信和处理器领域的价值，这是由于他们的超窄光学跃迁能够实现与光的最佳相互作用。

研究人员称，这些晶体是已经在量子技术中应用的两个系统结合的产物：稀土离子（如铕）和分子系统。

稀土晶体以其优异的光学和自旋特性而闻名，但将它们集成在光子器件中十分复杂。分子系统通常不具备自旋属性（存储或计算单元），或者相反，光谱太宽而无法在自旋与光之间建立可靠联系。

在科学团队看来，铕分子晶体代表了一项重大进步，因为其具有超窄谱线宽度。量子态证明了该特性导致长期存在的量子状态，光脉冲可以储存在这些分子晶体内。

此外，他们还获得了光控量子计算机的首个构件。这种用于量子技术的新材料提供了前所未有的特性，并为光在计算机和量子存储器发挥核心作用的新架构铺平了道路。