近年來，頻率介于紅外線與微波之間的“太赫茲波”由于其獨特的優(yōu)點，逐漸成為物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索、安全檢查和通信領域的研究熱點。
在日前舉行的香山科學會議第488次討論會上，中國科學院院士姚建銓指出：“應加強太赫茲波領域中物理、生物學、醫(yī)學及材料學等學科的交叉融合，以推進太赫茲波在生物醫(yī)學領域的研究與應用。”
由于技術(shù)與材料所限，在上世紀80年代以前，科學家一直難以獲得頻率在0.1到10太赫茲之間的電磁波，即太赫茲波。電磁波譜的研究與應用一度呈現(xiàn)出“太赫茲空隙”。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，科學家逐漸在太赫茲波的產(chǎn)生、傳輸和檢測等方面取得了令人矚目的成績，“太赫茲空隙”也逐漸得到填補。
長期致力于光學研究的姚建銓告訴筆者：“太赫茲波具有的特殊優(yōu)勢提示我們，其應用可能為生物醫(yī)學帶來革命性的變革。”
首先，太赫茲波具有類似X射線的穿透能力，但其光子能量小，不會引起生物組織的光離化。因此，太赫茲波用于生物醫(yī)學成像具有安全較高的優(yōu)點。
姚建銓院士
其次，由于許多生物大分子相互作用的能級正好落在太赫茲波段，在這一波段能夠表現(xiàn)出較強的吸收和諧振。“這使太赫茲光譜能包含其他電磁波段無法探測到的大分子內(nèi)部的重要信息。”姚建銓說。特別是太赫茲波對生物含水量極為敏感的特點，能夠成為生物體水分布研究的重要手段。
此外，太赫茲波還有信噪比、穩(wěn)定性、相干性等具有其他電磁波無法比擬的特點。因此，姚建銓認為，在微觀領域，太赫茲波技術(shù)將提供新的科學方法，以解釋生物大分子之間、細胞之間的相互作用物質(zhì)規(guī)律；在宏觀層面，該技術(shù)則將為疾病診斷、治療、評估、監(jiān)測和預警以及后續(xù)藥物的研發(fā)生產(chǎn)帶來革命性的沖擊。
科學家已經(jīng)證實，太赫茲波在乳腺癌、皮膚癌、結(jié)腸癌和肝癌等病理學性質(zhì)上能夠進行快速判定。
目前，國際上太赫茲生物醫(yī)學研究隨著歐盟2000年設立的國際聯(lián)合項目“THz－Bridge”正式拉開了序幕。2005年，歐洲又啟動了新的國際合作項目，包括來自意大利、德國、以色列等6個國家的研究機構(gòu)參與了這一項目。如今，韓國首爾大學、美國弗吉尼亞大學、加州理工大學等研究機構(gòu)也相繼成立了生物太赫茲研究中心。
在我國，中國工程物理研究院與第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院于2011年建立“生物醫(yī)學和工程物理交叉實驗室”，將太赫茲生物應用研究列為主要研究方向。2012年，中國工程物理研究院成立的太赫茲研究中心也包含了生物醫(yī)學研究。
太赫茲生物醫(yī)學研究已成為國際生命科學研究的熱點。姚建銓指出，亟待突破的科學問題包括，太赫茲波與生物大分子相互作用及機理，特定組織和細胞對太赫茲波作用的生物效應以及生物醫(yī)學應用中的太赫茲關鍵技術(shù)和儀器設備等。
姚建銓說：“相關領域科學家應加強學科交叉融合、聯(lián)合攻關，力爭在這一領域取得實質(zhì)性突破。”
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