光學光譜與顯微術於生物醫學之應用

Abstract

現代醫療技術有兩個主要趨勢：一是微小化，在細胞分子層級釐清病生理關聯，達成早期診斷與精準治療；二是非侵入式，期望在無創、低介入的前提下，協助疾病的診斷與追蹤。然而，這兩項趨勢在臨床上卻相互衝突，微分子檢測一般不能在活體內進行，而非侵入式檢驗則無法提供細胞分子層級的資訊。 生醫光電是將光學技術應用於生物醫學檢測、診斷或治療的新興熱門領域。生物體常見的輔酶NADH、FAD，具有特異性的螢光光譜，可用以監測細胞組織的代謝活性且不需添加染劑或顯影劑。加上非線性光學技術提供檢測深度，卻仍可維持次微米及的解析度。光學檢測技術的低介入、特異性、高靈敏度、高解析度等特點，使其具有非常大的潛力開發活體代謝檢測工具。 本論文主要是應用光電技術到生物醫學領域，包含三個應用研究：脂肪細胞代謝研究，急性腸繫膜缺血(AMI)研究，及腫瘤光動力療法研究。 脂肪細胞代謝研究是與臨床醫師合作，採集病患脂肪組織進行NADH與FAD的雙光子螢光檢測，分析螢光與糖尿病的關聯性。前期成果顯示糖尿病患的脂肪組織FAD與NADH的螢光均較對照組弱。 急性腸繫膜缺血研究是以大鼠模型進行血液螢光檢測，分析AMI大鼠血液螢光的變化。結果顯示AMI會造成血液螢光顯著上升，最早能在缺血50分鐘時看出變化。血液螢光有機會做為一個AMI早期篩檢的指標。 腫瘤光動力療法研究是利用非線性光學技術開發可以提升其作用深度的新型載體。我們利用特殊結構的金奈米花生產生表面電漿共振，以接收NIR雙光子激發，再將能量轉供給光敏劑釋出單線氧，產生細胞毒性殺死腫瘤細胞。並在組織細胞與動物活體中驗證其安全性與有效性。