浙大研发国内首套PET探针合成系统
可极大拓展在精准医疗上的应用
本报讯 4月8日,浙江大学对外发布消息称,该校核医学与分子影像研究所张宏教授团队,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。
据介绍,目前研制成功的样机,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。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。
记者在现场看到了这个“小家伙”,外形为35厘米×25厘米×28厘米的黑盒子,并配备了一个外置显示器,重7~8千克。
张宏团队历时12年,突破了高可靠有机反应微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、电子控制系统、反应控制系统、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%~98%。
分子影像探针是PET和核医学的关键,是一种特异性的显像剂,其中发挥信号作用的是放射性核素。这些放射性核素就像“侦察兵”,能为医生和科研人员找到病灶的位置。然而,现有的分子影像探针合成方式却严重滞后于临床应用和研究的速度,且长期依靠国外进口。“制作分子影像探针的原料,很多比同等重量的黄金还要贵。”张宏说,合成中浪费随处可见,不是在反应管道剩余,就是每次的生产量大于用量。
张宏团队设计出一款特殊的微流控芯片,由石英制成,两张名片大小,但是里面却大有乾坤。据浙江大学化学系特聘副研究员潘建章介绍,他们采用微流控芯片结构,使其在容纳流体的有效结构(包括通道、反应室和其他功能部件)中至少在1个维度上为微米级。
“通常微通道宽度和深度为10~500微米,长度为10~100厘米,最小的通道内径比一根头发丝还要细。”潘建章说。
随着研究的深入,课题组将微流控芯片迭代成涵盖微泵、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反应器为主的合成系统。此外,团队还根据不同探针的合成反应需要,开发出不同的微流控芯片反应器,并通过自动控制的通道切换,把不同的试剂通入反应芯片。
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,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。本报记者 林洁 通讯员 柯溢能 吴雅兰