约翰霍普金斯大学的工程师们发明了一种可以改善癌症成像的新型光学工具。他们的方法称为 SPECTRA，使用微小的纳米探针，当它们附着在侵袭性癌细胞上时会发光，帮助临床医生区分局部癌症和转移性癌症，并有可能扩散到全身。

“我们的研究结果表明，SPECTRA 在癌症检测和成像方面具有巨大潜力，”研究小组负责人、惠廷工程学院机械工程教授 Ishan Barman 表示。“我们为临床医生提供了一种更强大的工具，可以比以往更早、更准确地发现癌细胞。”

SPECTRA 具有可扩展性且比现有方法更具成本效益，它利用了一种史无前例的组合：拉曼光谱(利用激光散射提供有关分子振动的详细信息)和 DNA 折纸(将 DNA 折叠成特定形状，就像日本的折纸艺术一样)。

研究团队利用折叠的 DNA 作为支架，创建了精确排列的等离子体纳米粒子、拉曼报告分子(一种使用拉曼光谱分析时会产生强信号的分子)和癌症靶向 DNA 序列。随后，这些多功能纳米探针在癌细胞上进行了测试。

研究小组发现，与 CT 或 MRI 扫描不同，这些扫描可以指示肿瘤的存在，但不能指示可以提醒医生注意当前或即将发生的转移的特定分子特征，SPECTRA 可以有效且持续地与转移性前列腺癌DU145 细胞结合，甚至可以区分这些细胞和非转移性细胞。

此外，研究人员选择了一种拉曼报告基因——一种信号分子，它可以在一定范围内产生活跃而独特的信号，使其在正常组织的背景下清晰地脱颖而出，帮助临床医生更准确地定位疾病。

“这是一种智能设计，可以高度增强拉曼信号，而且信号均匀，”团队成员、机械工程博士后研究员 Swati Tanwar 说道。“它可以根据信号强度区分侵袭性癌细胞和非侵袭性癌细胞。在肿瘤中，如果 10% 的细胞是侵袭性的，90% 的细胞是非侵袭性的，那么这 10% 的细胞就会发光并发出非常高的信号。”

Tanwar 表示，折纸支架中的每一条 DNA 链都有独特的序列，并在折叠的折纸纳米结构中占据特定位置。这种细致的排列有助于创建多功能 SPECTRA 纳米探针。

“拉曼光谱是一种分子指纹识别工具，”团队成员、机械工程博士生林通吴说道。“分子在远处看起来可能很相似，但使用拉曼光谱，它们会在整个光谱中显示出不同的峰值和信号。”

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