第 364 期 2010-07-29

研究發展
利用奈米金棒表面覆蓋二氧化矽之複合材料增益光聲影像
NHRI Investigators develop enhanced photoacoustic stability of gold nanorods by silica matrix confinement

光聲影像斷層掃描技術（photoacoustic tomography, PAT）是一種利用光聲效應產生影像的造影方法，其原理是利用受測物體吸收電磁波如雷射或微波，其能量便會被此物體吸收而轉換為熱，物體受熱便會產生一瞬時的熱膨脹而產生聲波，此聲波經超音波探頭接收而生成光聲影像。光聲影像系統具有高解析度、高對比以及低聲學散射的特性，相較於傳統超音波，光聲影像是利用組織對特殊波長的激發光之選擇性吸收，來辨別待測物內部構造的差異，因此可應用於偵測早期小尺寸腫瘤，以及不易偵測之軟組織。奈米金棒（gold nanorod, GNR）在最近研究上常被用來作為PAT之顯影劑，因為奈米金棒吸收近紅外光會產生熱，其轉換的聲波能量可產生極強的光聲訊號。然而此光聲訊號會因為奈米金棒受熱變形，而被衰減影響到光聲造影的偵測時間。為了延長奈米金棒的造影能力，本院醫學工程研究組羅履維副研究員、奈米醫學中心楊重熙主任以及台大電機系李百祺教授團隊開發奈米金棒表面覆蓋二氧化矽之複合材料（silica-coated gold nanorods, GNR-Si），來保護金棒，使其不會因為長時間雷射激發受熱而變形。

研究團隊利用電子顯微鏡，並解析奈米金棒吸收光譜，來觀察照光後的GNR與GNR-Si的形變效應及相對應的光譜分佈。發現表面二氧化矽的確有保護GNR的效應；而在更進一步的PAT 訊號實驗中，GNR-Si的光聲訊號明顯被延長（圖一所示）。奈米金棒表面覆蓋二氧化矽之複合材料，不但可延長奈米金棒的光聲影像訊號，且表面的二氧化矽相當適合做進一步的生物功能性之化學修飾。因此GNR-Si在臨床光聲影像斷層掃描應用上是極具潛力的對比劑。此PAT相關的研究成果已刊登於國際期刊Journal of Biomedical Optics [SCI=2.501; Rank: 8/70 in Optics]；並被美國物理學會（American Physical Society）以及美國物理研究所（American Institute of Physics）列為重要研究刊載於Virtual Journal of Biological Physics Research。
《文/圖：醫學工程研究組博士生程士勳、羅履維副研究員》