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浙大研发出国内首套PET探针合成新设备服务精准医疗
2019-04-10 科学网

  近日,记者从浙江大学获悉,该校核医学与分子影像研究所教授张宏团队,成功研制国内首套具有自主知识产权的PET分子影像探针微流控模块化集成合成系统。这项分子影像探针合成研究成果,不仅极大拓展个体化、精准医疗的PET临床应用,还可为相关新药研发发挥重要支撑作用,对于我国抢占该领域的科学研究制高点具有重要战略意义。

  PET,又?#26222;?#30005;子发射型计算机断层显像,是目前国际上最先进的分子影像学检查技术。目前浙大研制成功的样机,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,在一台仪器上可以合成不同的PET分子影像探针。

  据悉,团队历时12年,突破了高可靠有机?#20174;?#24494;流控芯片的制造工艺、多流路试剂注入和产物引出、零死体积微单元的接口,以及气液流体控制系统、软件控制系统的集成等多个主要技术难题,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%。

  在PET技术?#26657;?#20998;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?#26377;?#21495;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。

  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,?#39029;?#26399;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?#34892;?#27714;。

  “未来小型化的研制成功后,合成设备就可以成为移动?#25945;ǎ?#25110;许装上卡车就可以去为病人看诊。”课题组成员、浙江大学医学中心副主任田梅介绍说。

  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?#20174;?#21644;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、?#20174;?#23460;和其他功能部件)?#26657;?#33267;少在1个维度上为微?#20934;叮?#36890;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?#20174;?#22120;为主的合成系统。

  经过微流控芯片?#20174;?#22120;,以F分子影像探针制备为例,前道富集率超过400%,后?#26469;?#21270;物达90%,大大提高了生产效率。该模块式合成系统能在线控制PET分子影像探针的化学纯度和放射化学纯度,?#23376;?#22312;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。

  张宏团队研制的微流控芯片?#20174;?#22120;,能够合成不同的分子探针。根据不同探针的合成?#20174;?#38656;要,他们开发出具有不同的微流控芯片?#20174;?#22120;。与此同时,通过自动控制的通道切换,把不同的试剂通入?#20174;?#33455;片。

  因此,一旦芯片插入仪器,需要什么试剂,就像在饮料机上面选饮料,根据需求对接。这样一来,针对不同的分子影像探针制造,通过更换微流控芯片即可实现。每一个芯片就像一盘磁带,插上不同的磁带能够放出不同的歌曲,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。

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