将光传送到身体中对于激光手术、药物激活、光学成像、疾病诊断和光遗传学实验等领域至关重要。然而，在不破坏组织的前提下，将光输送到体内很困难。近日，发表在《Biomaterials》杂志上的一项研究表明，美国的电气工程师和生物材料工程师已经开发出一种柔韧的、可生物降解的光纤，能够将光传送到身体进行医疗应用。

宾夕法尼亚州立大学生物医学工程系教授Jian Yang说，医疗应用中的问题是可见光只能穿透到一定的深度，可能只有几百微米。虽然近红外线可能会穿透几毫米到一厘米，但这还不足以看到人体内发生了什么。

目前，人们使光深入生物组织使用的是玻璃纤维，但玻璃性脆且不能生物降解。如果植入人体，它可能破坏和损伤组织。研究人员着眼于将柔性聚合物纤维作为解决方案。Yang教授以前发明了一种基于柠檬酸盐的聚合物，它是新陈代谢中天然存在的关键成分。Yang教授将其作为生物医学应用的一般平台，如用于骨固定的生物可降解骨螺钉或用于组织工程的支架和传送缓效型治疗药物的纳米颗粒。现在，Yang教授正与宾夕法尼亚州立大学电气工程教授Zhiwen Liu合作，使用这种柠檬酸盐基聚合物，为人体内的光传送创造了一种阶跃折射率光纤。

阶跃折射率光纤具有透射光的芯材和保护芯的包层，并保持光免于逸出。Yang的实验室对聚合物进行了测试，然后将其送入Liu的实验室制成光纤。光纤被测试和微调后，再拿到Yang的实验室进行植入生物组织的测试。

文章的共同第一作者、Yang的研究小组成员Dingying Shan说，目前的研究展示了第一个基于柠檬酸盐的、柔韧的、可生物降解的聚合物阶跃折射率光纤。文章的共同第一作者、Liu的研究小组成员Chenji Zhang也表示，使用基于柠檬酸盐的聚合物能够实现芯和包层之间的折射率差异的超微调整。

因为芯和包层具有相同的机械特性，所以光纤可以弯曲和拉伸而不会使层分离，如同异质材料一样。这两种材料也将以相同的速率在体内生物降解，而不会产生伤害。

Shan说，这种新型的可生物降解、生物相容性和低损耗的阶跃折射率光纤可以促进器官尺度的光传送和收集，并且将成为光传送、成像或传感等各种生物医学应用需要的有效工具。

这种新型光纤创造了一个透明的窗口，可以窥视浑浊的组织，并可以为影像学创造新的机会。作为准备步骤，团队首先测量光纤的光传播特性，然后使用该信息来演示通过光纤的图像传输。

Yang教授补充道，由于材料无毒、可生物降解，基于柠檬酸盐的光纤可长时间放置在体内，无需第二次手术去除。除了检测和成像外，还可添加治疗性的化学物质、药物或生物分子用于疾病治疗。

（环球医学编辑：石 岩）

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