汪立宏教授连发Nature，PNAS文章获技术突破

　　

生物通报道：现任国际生物医学光学协会主席，华中科技大学“****”讲座教授的著名华裔专家汪立宏（Lihong V. Wang）教授在生物医学光学成像技术方面获得了多项成果，是光声成像（photoacoustic tomography）研究领域的权威科学家之一，近期其研究组接连在PNAS，Nature medicine等杂志上发表文章，利用光声成像技术取得了疾病研究技术的进展。

所谓光声成像是一种基于光声效应建立的混合模式生物/医学成像方法，这种技术不同于超声造影，利用了体内不同组分吸收性质的不同。譬如血红蛋白浓度的大小，组织血氧饱和度的高低，均会影响组织的光吸收能力，从而改变超声信号的强度。而检测器探测到的（二维或三维）超声强度空间分布，实际上反映了成像对象内（与光吸收相关的）病理学信息。

在最新一项研究中，汪立宏教授等人研发出了一种新方法，能利用光线和色彩来实时检测个体红细胞中氧气的运输。这项技术未来将能用于分析正常情况和病理情况下，氧如何被运送，以及不同的疾病治疗方法如何影响氧气在体内的交换的。这一研究发表在3月25日PNAS在线版上。

红细胞通过动脉，毛细血管和静脉输送氧气到身体的细胞和组织中。迄今为止，用于测量血液中氧含量最先进的设备是通过一种称为脉搏血氧仪（a pulse oximeter）的夹在食指上的设备，但是这种设备只是检测体内动脉中的氧含量，因此无法全面解析氧代谢。

最新技术——称为photoacoustic flowoxigraphy（光声流氧成像仪，生物通译），以一种新颖的方式利用光线，帮助研究人员观察红细胞流经毛细血管过程中的状态，毛细血管是人体最小的血管，其宽度就是一个红细胞大小。

“通过以相隔20微秒的时间（几乎是同时）发射两个不同颜色的激光脉冲，击中几乎在相同的位置的同样红细胞，这样就能得到来自两个颜色的信号反馈，”汪教授说，“从而我们能够计算出任何时段的红细胞颜色，观察这些颜色的变化，就可以判断每单位时间或距离的每个红细胞携带的氧含量了，确定毛细血管每单位长度的平均氧携带量。”

利用这种技术，研究人员能观察到红细胞在遇到毛细管中“岔路口”的时候，选择了哪个方向，血管中的细胞会朝着哪个最需要氧气的地方移动。

虽然这些细胞移动的非常快，但这一设备的速度——大约为200Hertz，或每秒20个3D帧的速度，也十分快，因此研究人员能实时观察细胞。这就好像是，电影院中播放的电影是以30Hertz的速度播放，这样观众的眼睛看到的就是一副连贯的图画。

“这种技术可谓是生物工程学上的一项壮举，能在最基础的水平，也就是在单细胞水平上分析血氧饱和度，”汪教授说。

他还表示这一技术未来将能在其他生物学研究以及临床上展开更多的应用。

“这种技术可以回答许多生物医学问题：癌症或糖尿病患者体内的氧代谢有什么变化？癌症治疗或化疗会影响氧水平吗？”他说，“我们希望能利用此技术来监测或预测治疗效果。”

下一步他们计划将这一技术付之实际应用，汪教授希望能将这一技术技术授权给生物技术公司，使其称为生物学家和临床医师们能购买到的设备。

此外这一研究组还开发了一种新设备，将一个光声成像设备添加到了超声内窥镜中。由此生成的摄像机用光击中器官组织。当光被组织吸收时，组织轻微地发热及膨胀。膨胀生成了一种声压波，内窥镜上的超声设备可以接收到它。这种设备能用于胃肠道检测。

原文检索：

Wang L, Maslov K, Wang LV. Single-cell label-free photoacoustic flowoxigraphy in vivo. PNAS Online Early Edition, March 25, 2013