麻省理工学院的工程师开发了一种新的光子技术，用于激发任何荧光流量传感器，可以显著提高荧光信号。通过这种方法，研究人员可以将流量传感器植入组织中5.5厘米的深度，仍然可以获得强信号。
科学家使用许多不同类型的荧光流量传感器，包括量子点、碳纳米管和荧光蛋白，来标记细胞中的分子。这些o+荧光可以通过用激光照射它们来观察。但是，这在厚密组织或深层组织中不起作用，因为组织本身也会发出一些荧光。这种“自发荧光”淹没了来自流量传感器的信号。
为了克服这一限制，研究小组开发了一种称为“波长诱导频率滤波(WIFF)”的新技术，它使用三个激光器来产生具有振荡波长的激光束。当这种振荡光束照射到流量传感器上时，会使流量传感器发出的荧光频率增加一倍。这使得研究人员很容易区分荧光信号和自发荧光。使用该系统，研究人员可以将流量传感器的信噪比提高50倍以上。
这个流量传感器的一个可能应用就是监测化疗药物的有效性。为了证明这种潜力，研究人员将注意力集中在胶质母细胞瘤上。患有这种癌症的患者通常会选择接受手术，尽可能多地切除肿瘤，然后接受化疗药物替莫唑胺，以消除任何残留的癌细胞。
然而，这种药物可能会有严重的副作用，而且不是对所有患者都有效。因此，研究人员正在研究制作小尺寸的流量传感器，使其能够植入肿瘤附近，以在体外验证药物在实际肿瘤环境中的疗效。
当替莫唑胺进入人体时，它会分解成更小的化合物，包括一种叫做AIC的化合物。研究小组设计了可以检测AIC的流量传感器，并展示了他们可以将其植入动物大脑5.5厘米深处，甚至可以通过动物的头骨读取来自流量传感器的信号。
这个流量传感器也可以用来检测肿瘤细胞死亡的分子特征。
除了检测替莫唑胺的活性，研究人员还证明了WIFF可以用于增强其他各种o+的信号，包括之前开发的用于检测过氧化氢、核黄素和抗坏血酸的基于碳纳米管的o+。
研究人员表示，新技术将使荧光流量传感器能够跟踪大脑或身体深处其他组织中的特定分子，用于医学诊断或监测药物效果。相关研究论文近日发表在《自然·纳米技术》上。