THz 技术因其物理性质，如非电离辐射、对水的敏感性和指纹识别，预计将为精准肿瘤学带来突破。然而，由于其缺点：穿透深度浅、解读困难和敏感性，其临床应用极为有限。本综述考察了近期跨学科进展，将 THz 技术与材料科学、纳米技术、人工智能（AI）、计算建模、基因编辑和微流控技术相结合，开发能够支持从肿瘤成像和生物标志物检测到治疗监测及药物递送评估的全肿瘤学连续体的智能诊断和治疗系统。例如，将 THz 与超材料或纳米结构结合，可以提升对微量生物标志物检测的敏感性;人工智能算法能够快速、准确地解读复杂谱数据以实现自动化诊断;与微流控和基于 CRISPR 系统的融合催生了超灵敏液体活检平台。这些综合方法不仅解决了现有技术障碍，还为实现具有实际临床价值的多功能治疗系统开辟了道路。通过促进跨学科合作，THz 技术可以进一步优化，实现更准确、有效和个性化的癌症护理，将其潜力从基础研究转变为现实世界的临床影响。

该研究以题为“Synergistic terahertz platforms for precision oncology.”发表在Theranostics上。

THz在精准肿瘤学中的发展方向。它指出了自身的关键点、优势与局限，并提供了基于与其他领域协作以克服这些挑战的规划策略。A. THz辐射位于微波与红外光之间的0.1至10 THz的电磁谱范围内。典型的时域系统包括发射脉冲光束的发射器、样品室及检测透射或反射信号的探测器。B. 该技术在肿瘤学应用中具有吸引力（高密度、水敏感及分子指纹特性）。然而，临床应用仍面临挑战（组织穿透有限、复杂数据难以理解、对微量生物标志物的敏感性相对较差）。C. 将THz与纳米技术、人工智能、微流控和基因编辑工具结合，可创建智能平台。这可提升检测灵敏度、解析光谱信息、实现分析自动化并提供靶向治疗，推动THz向潜在临床应用发展。

协同的THz平台指导癌症诊断。一个。检测CRISPR/Cas12a的循环肿瘤（ctDNA）。激活后，系统生成花状磁性纳米复合物（auP-FeNPs）。在THz超曲面上以光磁性重叠物进行光控，该复合物会诱导强介电位移，测量超灵敏ctDNA至0.8 fM需要更高的THz信号灵敏度。B.对于THz浅层皮肤穿透（~0.1-0.3毫米）成像，可以使用窄带QCL源进行高分辨率化学成像。系统扫描薄组织切片（50米），并扫描部分分子（如甲吘酮（2.5 THz）和铜草酸盐（3.4 THz），显示无标记组织病理学中具有特征性的吸收峰。C.结合基于石墨烯的十边形斑块天线，该系统增强了局部电磁场。它能实现2.1-5.7 THz的性能。它提供了更好的反射系数、带宽和增益，从而实现更灵敏和更细分的乳腺癌检测。

将太赫兹技术与高精度和计算支持结合。A. 基于抗原-抗体在硅传感器上的结合模拟癌症基因组分析，会改变局部电荷密度并决定太赫兹波幅度。这项技术使用高度处理的样本在25分钟内计算癌细胞数量，并实现快速基因组诊断。B. 使用微流控芯片，首先通过太赫兹光谱将正常细胞（H8）从癌细胞（HeLa/SiHa）中分离。太赫兹可以根据膜成分获得的特定吸收特征区分它们，从而实现无标记高通量细胞表征。C. 蛋白质、大脑肿瘤和肺组织的复杂高维数据由人工智能自动处理。人工智能算法检测出肉眼分析难以发现的异常模式和病理特征。这些图像将原始太赫兹数据转化为精确的诊断和治疗方案。

在THz技术用于精准癌症诊断的应用中，有一些关键的历史里程碑。最初的研究是对切除组织进行成像（基底细胞癌 2003，乳腺肿瘤 2004），随后十年的研究扩展到其他癌症（胰腺癌、口腔癌、胃癌）、生物标志物（HER2，2012）以及成像技术（数字全息成像 2015）。近年来，临床应用如手术切缘监测（2020）、液体活检分析（2021）或分子层面（如端粒酶活性调控）已成为前沿。近年来的发展，包括用于皮肤病变可视化的THz到红外转换器（2023），显示了高级工具整合的趋势。由此表明，THz技术已从实验室的好奇心演变为在医学界具有潜力的技术。

监测纳米药物和药物递送。A. 太赫兹光谱能够实时捕捉像PLGA这样的聚合物。特征峰（7.15和6.99 THz）的活性变化对应水解，而峰强度（2.01 THz）则反映结晶度变化，这对材料性能非常重要。B. 太赫兹波在生理条件下（pH 7.4, 37°C）非侵入性地研究水合状态，从而可以测量膨胀比等性质，膨胀比可超过1127%，用于药物释放。C. 高级载体（如双响应Janus纳米颗粒）的释放动力学可通过太赫兹表征。它跟踪真实的负载释放，并提供对药物输送系统有用的信息。D. 太赫兹成像比荧光显微镜更无需标记，可追踪肿瘤微环境中的药物分布。它不存在自发荧光，穿透性更好，并能更清晰地可视化纳米载体的行为。

利用太赫兹实现细胞调制和超高灵敏度检测。A. 分子动力学模拟表明，太赫兹波可以直接与离子通道选择性滤器相互作用，改变其构象。这种相互作用可以增强钙通量或纠正钾通量失衡，为相关疾病提出了一种新颖的非侵入性治疗策略。B. 将太赫兹散射型近场显微镜与Z轴堆叠成像相结合，可以实现无标记、亚细胞分辨率的癌症类器官分析。这种方法无需荧光标记即可为高通量临床前药物筛选提供详细的结构信息。C. 达到液体活检所需的阿摩尔级灵敏度，需要将太赫兹生物传感器与信号放大策略相结合。诸如链置换扩增（SDA）、与金纳米颗粒（AuNPs）结合的杂交链反应（HCR）以及双抗体超表面技术等方法，使特定微RNA的超高灵敏检测成为可能。

总结

太赫兹技术以其非电离、对水敏感和分子指纹识别的特性，在肿瘤精准诊疗领域展现出独特潜力，但其临床转化长期受限于穿透深度浅、数据解析复杂等技术瓶颈。近期发表于《Theranostics》的一篇综述系统梳理了多学科交叉融合如何推动太赫兹平台实现突破。研究指出，通过将太赫兹与纳米材料、人工智能、基因编辑及微流控等技术相结合，可构建出新一代智能诊疗系统。例如，纳米结构增强型传感器显著提升了肿瘤标志物检测灵敏度；CRISPR-Cas12a系统使得循环肿瘤DNA的超微量检测成为可能；AI算法实现了复杂光谱的快速解析与自动诊断；而微流控芯片则支持活细胞的无标记、高通量分析。这些协同策略不仅解决了太赫兹在灵敏度、特异性与解析效率方面的固有局限，也为其在术中边界确定、肿瘤微环境成像、药物释放监测乃至离子通道调控等环节开辟了新路径。

尽管太赫兹技术已在实验室研究中取得系列进展，但其走向临床仍面临生物效应机制不明确、长期安全性有待验证、设备集成度与操作便捷性不足等多重挑战。未来，需通过跨学科合作建立标准化生物安全评价体系，深化太赫兹与生物体系相互作用机制的研究，并推动便携式、一体化临床设备的开发。随着技术不断成熟与多模态平台的整合，太赫兹有望逐步实现从基础研究到临床应用的跨越，为肿瘤的早期诊断、精准治疗与疗效监测提供更高效、安全的工具，最终推动肿瘤诊疗向个性化、动态化的方向发展。

参考文献：

DOI: 10.7150/thno.128658