THz | 简析太赫兹成像技术在生物医学领域的应用

使用太赫兹技术对早期宫颈癌患者淋巴结进行检测，太赫兹光谱成像能够显示最小约3mm转移灶的轮廓。皮瓣是从人体健康处取下，带有血液供应的组织，其能否存活于损伤部位是皮瓣移植手术成功与否的关键。研究人员将6只小鼠背部取得的皮瓣分成2组：皮瓣存活组和皮瓣坏死组(由组织学证实)，使用太赫兹成像技术动态监测了一周内两组皮瓣含水量的变化，结果表明，太赫兹成像可以先于肉眼观察24h发现两组皮瓣的变化。

评估烧伤程度、糖尿病早期诊断等同样适用于基于水含量变化的太赫兹成像对比(MRI)。

① 太赫兹技术被用于对混合物中不同氨基酸的定性定量分析。研究人员用太赫兹时域光谱技术对甘氨酸、丙氨酸及其多肽进行测量，频率为1.37 THz 时发现了聚甘氨酸的振动谱带。

② 太赫兹光谱技术被广泛用于研究蛋白质的构象改变、分子间作用和定量分析等。蛋白的淀粉样聚集和纤维化在阿尔兹海默症、帕金森等疾病中发挥重要作用。用太赫兹光谱技术来观察淀粉样纤维化的构象改变过程对临床诊治意义重大。

③ 研究人员对卵清溶菌酶(HEWL)与3-乙酰氨基葡萄糖(3NAG)的结合进行研究，发现在温度为270 K 时，HEWL+3NAG 的吸收系数明显低于游离的HEWL，证明了太赫兹光谱技术检测分子间作用的可行性。

④ 研究人员采用太赫兹时域光谱和红外光谱分别对牛奶粉末、杏仁核粉末和糖进行测量，结果表明蛋白质含量越高，其吸收和反射系数越高；并且太赫兹光谱比红外光谱敏感性更好，说明太赫兹时域光谱技术可以在蛋白质的定性定量分析中发挥作用。

⑤ 核酸是一类重要的生物大分子，是信号传导、遗传存储的载体。太赫兹光谱技术可以敏感地检测核酸的配对氢键和非共价键的相互作用。有学者使用太赫兹时域光谱去研究固相下尿嘧啶和尿素间的相互作用，结果发现其太赫兹吸收光谱在0.8 THz 处有明显的吸收峰。这项发现加深了对RNA变性的认识，同时也可以看到在制药或化学工程中太赫兹光谱技术可以是一个有效的质量控制工具。

⑥ 研究人员尝试用太赫兹光谱技术标记的探测DNA的单碱基的变化来检测DNA突变。通过分辨从不同细胞中提取具有基于甲基化的癌灶特征DNA 来辨别不同的癌症，结果表明了太赫兹技术可以在癌症的微创诊断过程中发挥重要作用。

⑦ 由于不同部位皮肤水含量的差异，使其具有不同的吸收系数和折射系数；非脱水标本的太赫兹检测对于未来的医疗领域无损或微创实时组织性质的实时检测意义重大。

⑧ 太赫兹光谱技术已经能够实时鉴别生物组织；由于不同细菌特有的太赫兹光谱，还被用于鉴别细菌；还有一些学者研究了太赫兹波对细胞生物安全性的影响。