光学透明技术在植物多尺度成像中的应用

光学透明技术是一种通过各种化学试剂, 将原本不透明的生物样本实现透明化, 并在光学显微镜下深度成像的技术。结合多种光学显微成像新技术, 光学透明技术可对整个组织进行成像和三维重建, 深度剖析生物体内部空间特征与形成机制。近年来, 多种植物光学透明技术和多尺度成像技术被陆续研发, 并取得了丰硕的研究成果。该文综述了生物体光学透明技术的基本原理和一些新技术, 重点介绍基于光学透明技术开发的新型成像方法及其在植物成像与细胞生物学中的应用, 为后续植物整体、组织或器官的透明、成像与三维重构及功能研究提供理论依据和技术支持。     

古林箐秋海棠叶斑结构对叶色的影响

该研究以古林箐秋海棠(Begonia gulinqingensis)为材料,通过分析叶片形态特征、上表皮光学特性、组织结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数(F_v/F_m),探讨了叶片色斑的形成原因。结果表明:(1)古林箐秋海棠叶斑发生频率和数量无明显规律,但发生部位相对稳定,叶斑主要发生在正对叶柄的两条主脉之间。(2)斑区有两种光反射模式,点状反射和多角形反射,栅栏组织细胞呈近等轴的圆形,排列疏松,与上表皮细胞间存在空隙;非斑区只有点状反射模式,栅栏组织细胞为漏斗型,排列紧密,与上表皮细胞间不存在空隙。(3)斑区和非斑区叶绿体均有密集的堆积基粒和丰富的类囊体膜,斑区叶绿素a、b及总叶绿素含量仅比非斑区分别低24.9%、25.2%、25.1%。(4)叶绿素荧光参数(F_v/F_m)值斑区为0.793,非斑区为0.790。虽然斑区叶绿素含量比非斑区略低,但叶绿体结构完整,且叶绿素荧光参数与非斑区无显著差异。斑区上表皮与栅栏组织细胞间的空隙可使光线到达绿色组织时发生二次反射,在叶片表皮细胞边缘形成白色多边形光反射使该区域相对周围正常叶片区域偏白,基于上述结果可推测古林箐秋海棠的淡绿色块斑形成与特殊的叶片结构有关。     

基于空间频域滤波高动态光学投影层析的斑马鱼三维成像研究

本文提出了一种基于空间频率滤波的多曝光融合的高动态投影层析三维成像方法,实现了活体斑马鱼（17 mm × 4 mm,最大厚度为2.33 mm,最小厚度为0.29 mm）的三维结构成像. 通过相机采用不同曝光时间记录系列吸收图像,将每张图像取变换到频域去除低频后,将各张滤波后叠加并逆傅里叶变换回空域,对变换后的图像进行归一化处理,最终获得高动态图像. 在每个投影角度获得这种高动态吸收投影图像,进行滤波反投影算法重建,获得高动态的整条斑马鱼三维结构信息. 实验成像结果表明,这种空间频率滤波多曝光融合的高动态光学投影层析三维成像研究,可以获得复杂结构更丰富的空间信息,对斑马鱼等模式生物早期胚胎生长发育进程进行监测和定量评估有一定的应用前景.     

光动力治疗光源的研究新进展

光动力疗法(PDT)是一种联合利用治疗光源、光敏剂和氧分子,选择性治疗恶性肿瘤和良性疾病的精准靶向疗法。光源作为PDT治疗的关键要素之一,其发光波长、照光方式和剂量直接影响疗效。本文详细介绍了太阳光、近红外光、X射线、在体发光和发光二极管等5种PDT光源的研究新进展,并分析了这五种治疗光源在生物组织穿透深度上的不同特性以及所存在的不足。随后,重点讨论了以提高PDT治疗精度为目标的体表照光和体内照光等两种个性化照光模式。研发操作简便、价格低廉、性能优异的新型PDT光源是未来的发展方向。     

冠状动脉慢性完全闭塞病变介入治疗后的OCT研究

目的:通过光学相干断层成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)观察冠脉慢性完全闭塞病变(Coronary Total Occlusion,CTO)与非闭塞性病变在植入药物洗脱支架(Sirolimus-eluting Stents,SES)后的血管反应(新生内膜覆盖情况和支架小梁贴壁情况)。方法:共入选64位患者,分成CTO组、富含脂质斑块(Lipid-rich Plaque,LRP)组与非富含脂质斑块(non-LRP)组。分别于术前、术后即刻、6月随访时行OCT检查。结果:术后即刻,CTO组与LRP组支架贴壁不良的发生率要高于non-LRP组(3.03%%,2.58%%vs.0.64%,P=0.0219);组织脱垂、支架内血栓的发生率从高到低依次为LRP组、CTO组、non-LRP组(14.99%vs.11.00%vs.6.41%,P0.001;3.81%vs.2.39%vs.1.07%,P=0.0119)。6月随访时,三组比较(CTO组vs.LRP组vs.non-LRP组),CTO组贴壁不良发生率(5.0%vs.1.04%vs.0.4%,P=0.002)、伴有支架小梁裸露的截面数(23.4%vs.8.2%vs.6.6%,P0.001)以及伴有支架小梁突出的截面数(30.8%vs.9.6%vs.9.6%,P0.001)较高。结论:植入SES后不同的血管反应和冠脉原始病变特征有关。CTO病变与LRP病变在植入支架即刻更易于发生贴壁不良、组织脱垂和支架内血栓。6个月随访时,CTO病变的血管内皮化和愈合延迟,且贴壁不良的发生率较高。     

以透明脑,观澄明心——斑马鱼神经功能研究进展

斑马鱼是一种相对新颖的模式脊椎动物,具有脊椎动物保守的神经系统构造和丰富的行为模式.近年来随着在体电生理、光学成像、遗传工程等方法的建立和完善,幼龄斑马鱼因其脑部透明、结构简单的特点,日益成为从突触、神经元、环路到行为等多层次,在全脑尺度上探究神经系统功能机制的理想动物模型.本文综述了近年来利用斑马鱼在感觉信息处理、运动控制、学习与神经可塑性等方向上所取得的重要研究进展,并对新技术的开发提出了展望.随着研究思路的深化和实验手段的推陈出新,斑马鱼模式动物必将成为探索脑工作原理之利器,为神经科学研究带来更多的突破.     

组织模型偏振散射光谱特性研究

结合偏振门技术和米氏散射理论,建立了组织模型的偏振散射差分光谱理论模型.计算分析了粒子群的平均尺寸、相对折射率变化时后向偏振散射差分光谱的特征.结果表明,利用偏振门技术测量的差分光谱主要是来自表层粒子的光信号,偏振散射差分光谱对粒子平均尺寸及相对折射率的变化比较敏感,随着粒子平均尺寸的增加,光谱振荡频率将增加,而随着相对折射率的减小,光谱的振幅减小,且差分光强值减小.该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义.     

用木瓜蛋白酶及固定化木瓜蛋白酶拆分DL-苯丙氨酸

为了将手性化合物D-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸进行分离,利用木瓜蛋白酶及固定化木瓜蛋白酶催化的方法对其拆分．试验结果表明,用DL-苯丙氨酸合成N-乙酰-DL-苯丙氨酸,得率为88.7％．木瓜蛋白酶、海藻酸钠 壳聚糖固定化木瓜蛋白酶(IPSAC)、尼龙布固定化木瓜蛋白酶(IPN)催化合成N-乙酰-L-苯丙氨酰苯胺时,对催化合成过程影响最大的因素分别是溶液中的离子强度、溶液中的离子强度、反应温度;溶液中的离子强度与pH对合成的影响较大．本试验得出分别用木瓜蛋白酶、IPSAC、IPN催化合成N-乙酰-L-苯丙氨酰苯胺的3个最佳方案;用此3个方案合成时,产率分别为61.2%、54.7%、36.3%．N-乙酰-L-苯丙氨酰苯胺水解生成L-苯丙氨酸,产率59.2%,光学纯度为96.6％．N-乙酰-D-苯丙氨酸水解生成D-苯丙氨酸,产率61.7%,光学纯度为95.7％．     

有限元法分析人体皮肤热效应的空间分布

研究了He—Ne激光辐照下人体皮肤组织传热过程温度场空间分布的动态规律。利用有限元法实现皮肤组织非稳态传热方程的模拟计算,获得了人体皮肤组织光致热效应的径向和轴向分布行为及时间变化关系。研究结果对于激光外科临床应用中激光参数的合理确定有一定的指导意义。     

利用双SLD光源提高OCT纵向分辨率的理论研究

提高光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography:OCT)系统纵向分辨率的关键是选取合适的光源,本文将双SLD光源代替传统OCT系统中的单个SLD光源,通过理论分析和计算机仿真,表明双SLD光源能有效提高OCT系统纵向分辨率。