在皮肤科领域，黑色素瘤在变得可见之前的检测一直是一个重大挑战。如今，来自蒙特利尔大学的研究人员与魁北克大学国家科学研究院(INRS)的科学家们共同开发出了一种颇具前景的解决方案。
该方案名为SMEAR-ULM，是一种高科技系统，能够通过测量皮肤表面的微小温度变化，在皮肤癌最早期阶段进行检测。这项由INRS教授Jinyang Liang领导的研究团队的发现已发表在《Nature Sensors》期刊上。
这项工作是在与多个研究团队密切合作下完成的，包括由INRS教授Fiorenzo Vetrone以及蒙特利尔大学药理学教授David Brambilla和医学教授Sylvain Meloche领导的研究团队。
科学家们表示，这项工作的潜在影响十分重大。
病例持续上升
黑色素瘤发病率在加拿大持续上升，早期诊断对于提高生存率至关重要。目前的诊断方法依赖于肉眼检查后进行活检——这些程序具有侵入性，有时甚至是不必要的。
通过实现对可疑皮肤病变的快速、直接和非侵入性评估，这项技术可以减少不必要的活检，提高早期诊断准确性，并支持临床决策。
"我们的目标是提供一种微创工具，用于检测非常小但仍然具有侵袭性的黑色素瘤，"该研究的资深作者、INRS生物光子学和超快成像专家Liang教授说道。
"由于它们体积很小，(这些黑色素瘤)通常被排除在临床肉眼检查之外，这使得威胁无法被察觉。我们希望检测到它们，以便能够尽早进行干预。"
"尽管这项研究是在小鼠身上进行的，但这种动物模型复制了人类黑色素瘤中观察到的基因变化，因此可能使患者受益，"蒙特利尔大学免疫学和癌症研究所的研究员、该研究的共同主要作者Meloche补充道。
该方法还重新定义了温度在癌症检测中的作用。虽然已知肿瘤由于其较高的代谢活动会产生更多热量，但这一信号传统上过于不精确，无法用作诊断标志物。SMEAR-ULM通过将微妙的热变化转变为高度敏感且可测量的信号，改变了这一现状。
临时"纹身"
该系统的核心是一块无痛微针贴片，它将特殊纳米粒子沉积在皮肤下方。这些纳米粒子形成一个临时的"智能纹身"，其行为类似于微型温度计阵列。
当用近红外光照射时，纳米粒子会发射可见光。关键的是，这种光发射的寿命——即持续时间——直接取决于局部温度。因为癌细胞比健康细胞消耗更多的氧气和营养物质，它们会产生额外的热量，这可以通过这种光学信号来检测。
利用超快成像系统，SMEAR-ULM在一次高速快照中捕获所有这些信息，生成具有亚毫米空间分辨率和亚度温度敏感度的详细热图。
"我们在单次拍摄中捕获了生成即时温度图所需的所有必要信息，这使得该方法快速且稳健，能够持续监测小黑色素瘤中的异常热响应——即使在复杂的体内条件下也是如此。"
Yingming Lai，该研究的第一作者，INRS研究生
仅四天大
通过这种方法，研究人员成功检测到了仅四天大的微黑色素瘤——在这个阶段，它们通常太小，无法通过常规成像技术识别。
相反，传统的热成像方法依赖于红外技术，而这些技术存在空间分辨率有限和噪声水平高的问题。因此，它们通常只能检测到大于5毫米的肿瘤——这些病灶已经肉眼可见。
此外，现有的基于微针的传感方法需要重复测量，限制了它们在活体中的使用。
SMEAR-ULM技术通过将微针编码、稀土掺杂纳米粒子和超快光学成像相结合，克服了这些限制，形成了一个能够在体内进行实时、单次热映射的系统。
研究人员表示，这一突破有效地将皮肤温度从次要指标转变为早期黑色素瘤的精确诊断生物标志物。
除了皮肤癌检测外，他们的平台还可以适应于映射其他生理参数——如pH值或离子浓度——为生物医学成像和诊断开辟了新的可能性。
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