光转换技术使光动力疗法受益匪浅学术资讯

数以十亿计的分子灯泡由不可见红外光子驱动，产生可见光。

《自然》杂志1月17日报道，美国哥伦比亚大学(Columbia University)的科学家与哈佛大学(Harvard University)的研究人员合作，成功地开发了一种将可见光转化为红外能量的方法。采用这种方法，可以让无害辐射穿透活体组织或其他材料，使受试样品免受高强光照的伤害。哥伦比亚大学化学教授、论文作者Tomislav Rovis 说：“这个发现非常令人兴奋，我们终于能够进行一系列复杂的化学转化了。在此之前，这类转化通常需要使用涉及非侵入性红外光源的高能可见光。我们的研究有望提高光动力疗法的覆盖面和有效性，进一步挖掘出光动力疗法(PDT)在癌症治疗方面的潜力。”Rovis等使用一种低剂量的新化合物进行了实验。该化合物受到光刺激时，可以调节分子间的电子转移。

他们的方法称为“三重态融合上转换技术”（下文简称TFU）。该技术的本质是将两个红外光子融合成单个可见光光子。目前，大多数技术只能捕捉可见光，这意味着其余的光就被白白浪费掉了。TFU技术可以收集低能量的红外光，并转化为可见光，然后由太阳能电池板吸收。可见光很容易在多种表面产生反射，而红外光的波长较长，可以穿透致密物质。

助理教授Luis M. Campos说：“有了这项技术，我们能够将红外光的波长按需微调到更长，从而无创地穿过各种屏障，例如纸张、塑料模具、血液和组织。”实验中，研究人员甚至用脉冲光穿透了包裹在烧瓶上的两片培根。

长期以来，由于可见光在穿透皮肤和血液时会对机体内部的健康组织造成伤害，对光学疗法的效果产生了很大影响。用于治疗部分癌症的PDT会使用到特殊药物光敏剂，光敏剂由光引发产生高活性氧气，进而抑制癌细胞的生长。目前，PDT仅限于局部或浅表癌症的治疗。Rovis说：“这项新技术可以使PDT进入人体中之前无法进入的区域。无毒的药物结合红外线可以选择性靶向肿瘤部位，避免健康细胞的死亡。”

这项技术可能会产生深远的影响。红外光疗法可能为多种疾病的治疗创造条件，如创伤性脑损伤、神经受损和癌症等。该技术的其它潜在应用方向还包括：数据存储、药物和传感器开发、可塑仿骨复合材料和微电子元件加工等。

目前，研究人员正在其他生物系统中测试TFU技术。Campos说：“TFU技术为改变光与生物体相互作用的方式提供了前所未有的机遇。我们已经在利用TFU技术进行组织工程和药物输送研究了。”

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：唐林芳

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：

https://phys.org/news/2019-01-scientists-visible-infrared.html