姚建銓：生物醫學亟待填補“太赫茲空隙”

　　近年來，頻率介于紅外線與微波之間的“太赫茲波”由于其獨特的優點，逐漸成為物質結構探索、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、醫學及材料學等學科的交叉融合，以推進太赫茲波在生物醫學領域的研究與應用。”

　　由于技術與材料所限，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出“太赫茲空隙”。

　　隨著科學技術的發展，科學家逐漸在太赫茲波的產生、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《中國科學報》記者：“太赫茲波具有的特殊優勢提示我們，其應用可能為生物醫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學成像具有安全較高的優點。

　　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規律;在宏觀層面，該技術則將為疾病診斷、治療、評估、監測和預警以及后續藥物的研發生產帶來革命性的沖擊。

　　科學家已經證實，太赫茲波在乳腺癌、皮膚癌、結腸癌和肝癌等病理學性質上能夠進行快速判定。

　　目前，國際上太赫茲生物醫學研究隨著歐盟2000年設立的國際聯合項目“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大學西南醫院于2011年建立“生物醫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學研究。

　　太赫茲生物醫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學應用中的太赫茲關鍵技術和儀器設備等。

　　姚建銓說：“相關領域科學家應加強學科交叉融合、聯合攻關，力爭在這一領域取得實質性突破。”