用荧光分子定位肿瘤细胞、用红外相机从太空中发现早期山火……两位博士后逐“光”前行
杭州网  发布时间:2024-12-06 07:25   

科学之“光”,驱散了未知的黑暗。

年轻的科研人员,在前沿光学领域,突破传统观念,解锁了具有广泛应用前景的新技术——

来自中国科学院杭州医学研究所的王友娟,开发了用超声波激发荧光分子发光成像的新技术,该技术能被用于肿瘤细胞的精准筛查、定位;

来自国科大杭州高等研究院的唐国良,带领团队成功研制了微型多光谱红外相机,在国内率先验证了非制冷红外成像技术在航天定量化遥感领域的可行性,该技术能在遥远的太空中发现刚刚点燃的山火。

他们有一个共同的名字——杭州博士后,是攻坚克难的先行者,是勇攀高峰的攀登者。他们用科学之光在医学、气象学等更多领域奋勇开拓,征服未知,成为杭州“创新活力之城”最生动的诠释。

找到能给肿瘤精准定位的“探照灯”

你知道吗?在不久的将来,借助一瓶小小的液体和体检时常用的超声波检测手段,就能实现对肿瘤细胞的精准定位。

这是一种前沿光学技术——

给病人体内注入一小瓶液体,液体中的荧光分子很快与体内肿瘤细胞实现靶向结合,再向病人发射超声波,荧光分子会在超声波的激发下被迅速点亮,而发亮的位置就是肿瘤细胞的潜藏之处。

在癌症的早期诊断与治疗研究中,如何准确识别、精准定位肿瘤细胞,是医学界的一大挑战。在中国科学院杭州医学研究所,博士后王友娟在谭蔚泓院士的指导下,开发出了用超声波激发荧光分子发亮的新技术。

“这项技术的关键在于筛选出合适的荧光分子,既能够和肿瘤细胞靶向结合,又能够在超声波的激发下稳定而高强度地发光。筛选出来的这些荧光分子,我们把它们称作探针,通俗点说,可以理解为是照亮肿瘤细胞的‘探照灯’。”王友娟说,光的穿透能力是有限的,而超声波具有强穿透性,“超声波就是点亮‘探照灯’的‘电源’,‘探照灯’被点亮后,可对体内深层组织肿瘤目标实现精准成像。”

该技术在恶性肿瘤的早期筛查、肿瘤标志物的检测、神经系统疾病的发病机制研究等方面具有广泛应用前景,相关成果今年已发表在权威期刊《自然·光子学》上。

这是王友娟博士后在站期间啃下的“硬骨头”之一,也得益于中国科学院杭州医学研究所提供的平台。在这里,她进一步深耕了专业知识,提升了研究技能,锻炼了独立科研的能力。

“来到杭州,来到中国科学院杭州医学所成为博士后,并在谭蔚泓院士指导下从事科研,对我来说非常荣幸,是不可多得的机遇。”中国科学院杭州医学所是中国科学院首个以医学命名的直属研究机构,该所总投入5亿元建设的科学实验中心,面积达8000平方米,可提供世界一流的设备平台,能满足各种实验需求,在这里从事科研令王友娟感到幸福。

今年11月,王友娟博士后出站,目前她已顺利留所。“所里给了我们博士后等青年科研工作者提供了一个活跃、开放、合作、创新的工作环境,我们年轻人也有机会承担重大科研任务。而且,我还了解到,在杭州工作可以享受出站留杭补助、购房补贴、租房补贴等,解决了我生活上的后顾之忧。”王友娟希望在这个充满热情与梦想的环境中,在这个充满机遇的城市,不断挑战自己,追逐更远大的科研理想。

从遥远的太空中发现早期山火

遥远的太空中,我国第一颗商业红外气象卫星“星环号·南信大星”,正在轨道上执行早期山火检测任务。

卫星搭载的由国科大杭州高等研究院唐国良博士和他的团队参与研制的星环号红外相机,也是我国第一款常温多光谱红外相机。它就像是这颗卫星的“眼睛”,能够从太空中发现刚刚点燃的山火。

这款红外相机由4个红外波段和1个可见波段组成,它不仅能够看到可见光,还能捕捉到红外线等不可见光,从而为准确发现山火提供了可能性。

“如果是早期山火,可见光影像上,一般不会出现明显的着火迹象,不容易被发现;而星环号红外相机是常温红外相机,并采用实时灵敏度提升专利技术,具有超高灵敏度的异常热源发现和预警能力,极大提升了发现并准确定位山火的能力,避免发生大规模火灾。”唐国良介绍。

2022年10月,国科大杭高院物光学院王建宇教授工作室组建起了一支“攻坚队”,由唐国良牵头,专门从事这款红外相机的核心关键技术研究。这支平均年龄不到30岁的团队,经常放弃双休,甚至奋斗到凌晨,高效完成了该载荷的“信息增强算法、地面辐射定标、在轨信息重构”等重点技术突破,顺利让产品“走出了实验室”。

据唐国良介绍,过去卫星上通常采用制冷红外相机,要求在零下70℃到零下200℃的低温环境下运行,重达30-50千克,使用寿命大约只有1年;而星环号红外相机能在常温下使用,重量不到2千克,使用寿命达到5-7年,价格更是只有制冷红外相机的十分之一左右。

今年6月8日,“上天”不到20天,仍处于紧张在轨测试阶段的星环号红外相机,成功发现了国外某地一处早期阶段的森林火灾,成为相机在轨发现能力的最佳证明。“明年,已经确定数十颗商业气象卫星都会搭载我们的红外相机。”唐国良笑着说,“另外,我们这款相机也已经在国内多个工业园区试用,它能够发现100多种不可见有毒有害气体,并能够预测扩散趋势。”

对于取得的成就,唐国良特别感谢国科大杭高院给他的支持,也充分感受到了杭州这片科技成果转化高地的热忱。“重视人才,重视科技,重视成果转化,这是我对杭州最直观的印象。博士后期间,杭州为我们提供了优质的生活和科研环境,为我们的科研成果从实验室走向市场给予了很多帮助。”

(原标题:用荧光分子定位肿瘤细胞、用红外相机从太空中发现早期山火……两位博士后逐“光”前行)
来源:杭州日报  作者:记者 毛郅昊 夏佳 通讯员 赵星  编辑:陈东
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