维度网讯,英国国家量子生物医学研究枢纽(Q-BIOMED)从工程与物理科学研究理事会(EPSRC)获得90.2万英镑(120万美元)拨款,用于开发量子传感硬件并推动其在临床医疗环境中的应用。这笔资金通过英国政府“加速能力基金”拨付,该基金隶属于总额25亿英镑的国家量子战略。拨款将支持六个目标工作包,旨在将量子设备直接集成到国民医疗服务体系(NHS)的诊断、神经成像和手术流程中。

六个工作包针对不同诊断和生物医学模式的核心硬件与工程障碍展开。在与剑桥大学的合作项目中,研究人员将实施光泵磁力仪(OPM)量子场探头,用于解决使用7特斯拉(7T)及即将推出的国家11.7T MRI系统进行超高场人脑成像时,因快速变化的磁场梯度导致的图像失真问题。该系统可提供连续实时梯度读数,并结合Pulseq序列和BART图像重建流程的开源框架稳定图像重建。
针对多重诊断的改进,项目与格拉斯哥大学合作,用化学可调分子纳米颗粒替代纳米金刚石。纳米金刚石中的氮-空位(NV)中心虽然能将侧向流动检测限较标准金纳米颗粒提高10^3至10^5倍,但其多生物标志物检测受限于单一微波共振。新型分子自旋系统支持不同的固有微波共振,通过光探测磁共振(ODMR)实现同时多重生物标志物检测。
与牛津大学的合作聚焦于磁驱动报告蛋白。由于标准固态量子传感器在活的生物结构内部表达较差,研究人员将工程化这些生物报告蛋白作为体内量子传感器。通过三维射频和磁场控制,它们可实时非侵入监测活性氧、温度波动和机械应变,用于研究活体类器官中组织形态和细胞结构的演变。
在与萨塞克斯大学的合作中,研究人员将集成一个由一到三个定制OPM组成的最小硬件配置,用于追踪非快速眼动与快速眼动等不同睡眠阶段。该平台与经典对比学习脑电图分类器并行运行,利用优化后的高带宽量子传感器分离高频神经生理生物标志物,以帮助早期识别阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病。
项目与格拉斯哥大学和赫瑞-瓦特大学合作,集成先进光子计数硬件执行时间分辨单线态氧发光检测(TSOLD),直接测量各种有机光敏剂和生物介质中的单线态氧寿命。生成的数据库将支持构建用于激光临床肿瘤学、化学合成和水净化的高精度单线态氧剂量测量仪器。
最后一个工作包与UCLPartners合作,建立正式的临床集成流程。团队正在对当前NHS护理路径进行全面的临床需求映射工作,明确识别那些高灵敏度量子测量相比现有经典诊断工具具有明显统计优势的医学诊断和患者监测任务。通过将技术工程循环直接与经过验证的用户主导的医院需求对接,该框架旨在缓解下游采购摩擦,为量子增强生物医学设备在国家医疗基础设施中的长期采用提供一条经过验证的路径。
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