PET，又稱正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的分子影像學(xué)檢查技術(shù)。目前浙大研制成功的樣機(jī)，具有低成本、多模塊、快合成、自動(dòng)化等特點(diǎn)，采用微流控芯片模塊化策略，在一臺(tái)儀器上可以合成不同的PET分子影像探針。

據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)12年，突破了高可靠有機(jī)反應(yīng)微流控芯片的制造工藝、多流路試劑注入和產(chǎn)物引出、零死體積微單元的接口，以及氣液流體控制系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)的集成等多個(gè)主要技術(shù)難題，形成9項(xiàng)重要專利，并且在放射量、制備時(shí)間、前體量、溶劑消耗量、功率消耗、設(shè)備成本等關(guān)鍵能耗指標(biāo)上，較現(xiàn)有設(shè)備降低62%至98%。

在PET技術(shù)中，分子影像探針是關(guān)鍵。通常情況下，分子影像探針是一種特異性的顯像劑，其中發(fā)揮信號(hào)作用的是放射性核素。這些放射性核素就像“偵查兵”，通過(guò)與病灶上的特定受體等相結(jié)合，一路釋放信號(hào)留下“蛛絲馬跡”，幫助醫(yī)生和科研人員找到病灶的位置。

采用PET對(duì)不同疾病進(jìn)行診斷，需要采用不同的分子影像探針。目前，國(guó)際上已經(jīng)有這類分子影像探針100余種。

然而，要合成不同的分子影像探針，需要依托于PET分子影像探針合成設(shè)備。目前，我國(guó)的分子影像探針合成設(shè)備基本上是單一設(shè)備合成單一探針，嚴(yán)重滯后于臨床應(yīng)用和研究的速度，且長(zhǎng)期依靠國(guó)外進(jìn)口。因此，研發(fā)出一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PET分子影像探針合成系統(tǒng)具有迫切需求。

“未來(lái)小型化的研制成功后，合成設(shè)備就可以成為移動(dòng)平臺(tái)，或許裝上卡車就可以去為病人看診。”課題組成員、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)中心副主任田梅介紹說(shuō)。

張宏團(tuán)隊(duì)用石英設(shè)計(jì)出一款特殊的微流控芯片，僅有兩張名片大小，里面卻大有乾坤，能實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)和微量探針的合成。

團(tuán)隊(duì)成員、浙江大學(xué)化學(xué)系特聘副研究員潘建章介紹，他們采用的微流控芯片結(jié)構(gòu)，使其在容納流體的有效結(jié)構(gòu)（包括通道、反應(yīng)室和其他功能部件）中，至少在1個(gè)維度上為微米級(jí)，“通常微通道寬度和深度為10到500微米，最小的通道內(nèi)徑比一根頭發(fā)絲還要細(xì)。”

12年來(lái)，隨著研究的深入，課題組將微流控芯片迭代為涵蓋微泵、微儲(chǔ)液器、連接微管、微混合器、微分離純化柱的以微流控芯片反應(yīng)器為主的合成系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)微流控芯片反應(yīng)器，以F分子影像探針制備為例，前道富集率超過(guò)400%，后道純化物達(dá)90%，大大提高了生產(chǎn)效率。該模塊式合成系統(tǒng)能在線控制PET分子影像探針的化學(xué)純度和放射化學(xué)純度，易于在我國(guó)各醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)大規(guī)模推廣和應(yīng)用，有良好的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)需求。

張宏團(tuán)隊(duì)研制的微流控芯片反應(yīng)器，能夠合成不同的分子探針。根據(jù)不同探針的合成反應(yīng)需要，他們開(kāi)發(fā)出具有不同的微流控芯片反應(yīng)器。與此同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制的通道切換，把不同的試劑通入反應(yīng)芯片。

因此，一旦芯片插入儀器，需要什么試劑，就像在飲料機(jī)上面選飲料，根據(jù)需求對(duì)接。這樣一來(lái)，針對(duì)不同的分子影像探針制造，通過(guò)更換微流控芯片即可實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)芯片就像一盤(pán)磁帶，插上不同的磁帶能夠放出不同的歌曲，插上不同的芯片就能獲得不同的探針。

張宏團(tuán)隊(duì)還通過(guò)系統(tǒng)化集成研究，構(gòu)建了微流控合成儀主機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)遠(yuǎn)程控制，只需要在電腦上選擇配置方案，便可一鍵合成所需分子影像探針。