世界上第一个显微硬度探针可以彻底改变早期癌症诊断

诺丁汉大学的研究人员发明了一种内窥镜设备，可以对单个生物细胞和复杂生物体的硬度进行3D成像，这一发现可以帮助医生更早地发现和治疗癌症。在早期阶段，癌细胞比正常细胞要柔软得多。这使得它们能够挤过狭窄的缝隙，迅速扩散到全身——这就是所谓的转移。在这个过程中，细胞的集合改变它们周围的环境，形成坚硬的肿瘤，保护它们免受外界的威胁。这项新技术发表在《自然通讯生物学》杂志上，它可以用头发一样细的内窥镜探针测量这些单个细胞的硬度，这意味着它将有可能首次在人体单细胞水平上基于异常硬度进行组织学(即调查微观细胞组织)。

　　

诺丁汉大学的研究人员发明了一种内窥镜设备，可以对单个生物细胞和复杂生物体的硬度进行3D成像，这一发现可以帮助医生更早地发现和治疗癌症。

在早期阶段，癌细胞比正常细胞要柔软得多。这使得它们能够挤过狭窄的缝隙，迅速扩散到全身——这就是所谓的转移。在这个过程中，细胞的集合改变它们周围的环境，形成坚硬的肿瘤，保护它们免受外界的威胁。

发表在《自然通讯生物学》杂志上的这项新技术可以用头发细的内窥镜探针测量这些单个细胞的硬度，这意味着它将有可能首次在人体单细胞水平上基于异常硬度进行组织学(即调查微观细胞组织)。

该研究的主要作者、诺丁汉大学光学和光子学小组的诺丁汉研究员Salvatore La Cavera III博士说:“我们的目标是开发新的内窥镜技术，使患者和临床医生的诊断更快、更安全、更清晰。”通常，组织病理学需要破坏性的、侵入性的活组织检查，这不仅会给患者带来不适和潜在的伤害，而且需要大量的物流，如化学处理、运输和分析。

“我们的设备使‘感觉硬块’成为可能，但在单个细胞尺度上，这意味着我们可以在微观细胞尺度上早期发现癌症，而不是在大的恶性肿瘤尺度上。”它是非侵入性的，无毒的，非常有前途，与使用人工智能定量确定癌细胞存在的技术有关，为长期人手不足的地区提供了一个急需的解决方案，解决了该行业几十年来面临的现实问题。” 

该工具实现了令人难以置信的高成像分辨率，因为它可以通过一种被称为布里渊散射的物理现象检测到十亿分之一米(纳米)的物体的刚度，在这种物理现象中，激光束与样本的自然刚度相互作用。研究小组利用这一技术帮助生物学家可视化了一种名为秀丽隐杆线虫的微生物的三维硬度。秀丽隐杆线虫是一种自由生活的蠕虫，科学上称为线虫。他们能够提供生物体解剖结构中一个难以捉摸的部分——角质层的可视化和物质信息，到目前为止，这个部分只能通过电子显微镜在非生命条件下成像。

研究报告的合著者、诺丁汉大学药学院的全生物分析助理教授维伦·乔汉博士说:“我们已经展示了这种令人兴奋的下一代技术的能力，可以以前所未有的细节揭示完全形成的微生物的物理表面特性。”线虫是人类生物学的极好模型，被认为是地球上在遗传学、神经学和发育生物学方面被理解得最彻底的动物。

“到目前为止，这些微观观察是不可能用传统技术在自然状态下的生命系统中进行的，这些技术通常需要牺牲动物。这种新探针意义重大，因为它有可能让像我们这样的研究人员在线虫从卵到成虫的整个生命周期中，在大约三天内跟踪其物理表面特性的发展，如果考虑到人类的发展，这将需要18年以上的时间。

“因此，这种能力不仅将增强我们对线虫生物学的理解，而且还将建立一个基础模型，将这些发现转化为复杂的生物系统，包括人类生理学，为基础生物学研究和临床诊断的进步铺平道路。”