浙大研发出国内首套PET探针合成新设备服务精准医疗

近日，记者从浙江大学获悉，该校核医学与分子影像研究所教授张宏团队，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。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。PET，又称正电子发射型计算机断层显像，是目前国际上最先进的分子影像学检查技术。目前浙大研制成功的样机，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。据悉，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、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%至98%。在PET技术中，分子影像探针是关键。通常情况下，分子影像探针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“侦查兵”，通过与病灶上的特定受体等相结合，一路释放信号留下“蛛丝马迹”，帮助医生和科研人员找到病灶的位置。采用PET对不同疾病进行诊断，需要采用不同的分子影像探针。目前，国际上已经有这类分子影像探针100余种。然而，要合成不同的分子影像探针，需要依托于PET分子影像探针合成设备。目前，我国的分子影像探针合成设备基本上是单一设备合成单一探针，严重滞后于临床应用和研究的速度，且长期依靠国外进口。因此，研发出一种具有自主知识产权的PET分子影像探针合成系统具有迫切需求。“未来小型化的研制成功后，合成设备就可以成为移动平台，或许装上卡车就可以去为病人看诊。”课题组成员、浙江大学医学中心副主任田梅介绍说。张宏团队用石英设计出一款特殊的微流控芯片，仅有两张名片大小，里面却大有乾坤，能实现快速反应和微量探针的合成。团队成员、浙江大学化学系特聘副研究员潘建章介绍，他们采用的微流控芯片结构，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到500微米，最小的通道内径比一根头发丝还要细。”12年来，随着研究的深入，课题组将微流控芯片迭代为涵盖微泵、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。经过微流控芯片反应器，以F分子影像探针制备为例，前道富集率超过400%，后道纯化物达90%，大大提高了生产效率。该模块式合成系统能在线控制PET分子影像探针的化学纯度和放射化学纯度，易于在我国各医院和研究机构大规模推广和应用，有良好的产业化和市场需求。张宏团队研制的微流控芯片反应器，能够合成不同的分子探针。根据不同探针的合成反应需要，他们开发出具有不同的微流控芯片反应器。与此同时，通过自动控制的通道切换，把不同的试剂通入反应芯片。因此，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。每一个芯片就像一盘磁带，插上不同的磁带能够放出不同的歌曲，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。（来源：科学网）科研管理新闻科研管理系统双一流新闻