太赫兹和声波结合使无针血钠检测成为可能

　　近日，天津大学研究人员开发了一种新型太赫兹光声系统，该系统克服了水干扰，无需抽血或标记便可实现对活体小鼠钠水平的实时测量，并通过人体实验，初步验证了走向临床应用的潜力与可行性。

　　据悉，该成果突破了太赫兹生物医学领域的应用瓶颈——水干扰，展现了巨大的发展空间。这不仅标志着无针诊断迈出了重要一步，也标志着太赫兹光声在生物医学领域上取得的巨大突破。相关论文日前被Optica发表。

　　太赫兹波位于微波与中红外波段之间，具有低能量、组织无害性、弱散射性等优势，并能敏感捕捉生物结构功能变化，是理想的生物医学检测工具。但太赫兹波容易被水吸收，太赫兹生物医学应用长期面临两大挑战——如何排除复杂样本中水分子的干扰，以及穿透厚生物组织实现在体探测。

　　血钠精准测量对脱水症、肾脏疾病及部分神经/内分泌紊乱的诊疗至关重要。天津大学研究团队研发了一种结合光声检测与太赫兹光谱技术结合的检测系统，可长期无创监测血液钠浓度。该系统通过模块化系统发射太赫兹波，激发血液中钠离子振动产生超声波，经超声换能器捕获信号。

　　这种光声检测技术将吸收的太赫兹能量转化为声波，有效克服了水分子对太赫兹波的强吸收干扰，可在无标记条件下长期监测活体小鼠血钠浓度，人体志愿者的试验也显示出积极结果。“通过引入光声技术，我们首次实现太赫兹波在体离子检测，这是临床转化的重要突破。”天津大学教授田震说。

　　天津大学副教授李娇和博士生姚怡昕为共同第一作者，通讯作者为天津大学教授田震，均来自该校精密仪器与光电子工程学院光电子科学技术系。

　　田震表示，太赫兹波在生物医学应用面临的主要瓶颈是水的强吸收干扰。团队创新性地采用太赫兹光声技术路径，通过检测富水样品吸收太赫兹能量后产生的声信号，绕开了物理除水的传统思路，成功攻克了水干扰难题。

　　“未来不仅能检测血钠，还有望通过太赫兹特征吸收谱识别其他离子（钾离子、钙离子等）、糖类、蛋白质、酶等多种生物分子，发展前景广阔。”李娇说。