光声成像在光动力疗法研究中的应用

组织氧合作用和光敏剂应用在疾病诊治中都有着重要的作用,因此其实时在体无损检测很有意义。光动力疗法涉及光敏剂、光和氧分子三大要素,其疗效受组织氧合作用影响。本文对光声成像(PAI)、光声寿命成像(PALI)和多光谱光声层析成像(MSOT)等光声成像技术在光动力疗法的研究和应用中的使用现状进行了综述。对相关设备系统在检测光敏剂、组织氧分压和微血管损伤等方面的应用原理和技术分别进行了介绍,并总结了这些技术的应用前景。     

激光散斑成像技术在脑科学研究中的应用

激光散斑衬比成像(laser speckle contrast imaging,LSCI)是一种非扫描式实时血流动力学成像技术,具有高分辨率、快速实时成像、非接触、仪器结构较简单等优势.尽管由于深度分辨率的限制,LSCI主要用于浅表组织测量,但其在神经疾病、皮肤病等领域的基础研究及临床应用中展现出良好的应用潜力.本文简要介绍了激光散斑衬比成像技术的基本原理与技术进展,综述其在脑卒中、吸毒成瘾、阿尔茨海默病等脑疾病及其他脑科学应用中的研究进展,并展望其发展前景.     

在鸡胚绒毛尿囊膜上评价血管生成技术的应用与优化

目的：用鸡胚绒毛尿囊膜（CAM）评价血管生成并进行优化,为抗血管生成药物筛选提供良好的体内实验模型。方法：对CAM技术的各个环节,包括合适日龄胚蛋选择、蛋壳开窗及暴露CAM的方法、载体选择、结果分析等进行了实验对比。结果：采取气室开窗,以甲基纤维素为药物载体,促进血管生成的药物在孵化11d以后、抑制血管生成的药物在孵化7～9d给药,鸡胚存活率为85.8%,生长状况良好,被检测药物有明显的抑制或促进血管生成的效应。结论：通过优化建立了操作简便、鸡胚存活率高的在CAM上评价血管生成的技术;应用CAM技术评价了若干影响血管生成的因子。     

评估光动力血管损伤的光学监测技术

血管靶向光动力疗法(Vascular targeted photodynamic therapy,V-PDT)已成为临床治疗鲜红斑痣和老年黄斑变性等血管性疾病的重要方法。V-PDT通过主动或被动血管靶向的作用机制诱发系列生物响应以封闭病变血管。本文评述了V-PDT的作用机制和血管生物学响应,重点讨论了用于评估V-PDT中血管损伤的光谱与成像技术,并分析了这些技术的优点和局限性。最后展望了用于评估V-PDT血管损伤的光学技术发展及其应用前景。     

鸡胚宫颈癌模型的建立及其生物学特性

目的建立人宫颈癌鸡胚模型,探讨其形态学及生物学特性。方法将Hela细胞接种于鸡胚绒毛尿囊膜,观察影响宫颈癌鸡胚移植瘤成活可能的因素、移植瘤生长特性、形态、生物学特性。结果成功建立了人宫颈癌鸡胚移植瘤模型。移植后瘤易于生长,具有较强的血管诱导作用。光镜下显示移植后瘤具有与人宫颈癌相似的组织结构。结论该模型容易建立,能动态观察宫颈癌诱导血管生成的全过程,可用于宫颈癌的实验研究。     

生物光学成像技术在干细胞应用中的研究进展

干细胞目前已应用在多种疾病的治疗中,前景十分广阔,但干细胞存活、分布和迁移等具体机制仍未明确,需要通过长期有效、无副作用的干细胞示踪技术进一步研究.生物光学成像(OI)技术与干细胞相结合,操作简单、成像直观,并有高灵敏度和高特异性,可以实时、无创监测干细胞在动物活体内的生物学活动.本文就OI示踪技术的原理及其在干细胞应...     

液晶空间光调制器在生物光学显微中的应用

利用液晶空间光调制器(LCSLM)对光学显微中的成像光进行实时的相位/振幅调制,不仅可以实现各种传统的生物样品相位显微,而且能够以更复杂的相位调制方式,如螺旋相位滤波,得到新的显微图像。该方式已经和荧光显微、光镊技术结合,丰富了生物显微技术。     

荧光探针在光动力疗法亚细胞损伤位点研究中的应用

目的：应用荧光探针在光动力疗法研究中检测亚细胞损伤位点。方法：传代培养鼠肺毛细血管内皮细胞,将血卟啉单甲醚(HMME)与内皮细胞共同孵育24小时后,加入线粒体探针Bhodamine-123、内质网探针DioC6(3)和溶酶体探针Lucifer yellow分别对细胞器染色。首先采用激光共聚焦显微镜对光敏剂进行亚细胞定位。应用荧光显微镜汞灯照射激发光敏剂的光动力效应,加入ROS探针H2DCF-DA检测产生的单线态氧。分别在激发前后采集Pdloclamine-123、Lucifer yellow和DioC6(3)的荧光图像。结果：线粒体探针Phodamine-123的荧光图像在光动力损伤前后差异显著,原有形态特点发生明显改变;Phodamine-123在光动力损伤后再分布于细胞核区。结论：血卟啉单甲醚介导的光动力效应导致亚细胞水平多位点损伤,线粒体和核膜可能是PDT敏感位点;荧光探针标记检测光动力损伤亚细胞位点方法简便可靠。     

利用非侵入性光学成像技术监测在体肿瘤的生长

利用电穿孔技术将gfp表达质粒转染于SP2／0细胞,通过G418筛选获得稳定表达GFP的小鼠骨髓瘤细胞株SP2／0—GFP细胞。将稳定的转化细胞移植于同系BALB／c小鼠后腿、耳部皮下及腹腔成瘤,每隔一天对小鼠肿瘤成像,跟踪肿瘤的生长过程。结果表明,探测到的GFP荧光强度和发光范围与肿瘤的生长或消亡相关,从而证明可以利用GFP作为肿瘤细胞的标记,结合光学成像技术,对肿瘤生长过程实时追踪。     

肿瘤干细胞的光动力治疗研究进展

肿瘤干细胞(cancerstem cells,CSCs)是在肿瘤组织中具有干细胞特性的细胞亚群,它具有正常干细胞的多向分化潜能,能够无限增值和自主分化为各种具有异质性的肿瘤细胞。CSCs在肿瘤的发生、生长、转移中起着重要作用。同时,CSCs对目前大多数治疗如化疗、放疗不敏感,甚至具有耐药性,这也就导致了恶性肿瘤在治疗后容易复发。鉴于此,针对肿瘤干细胞的治疗日益受到关注,光动力疗法(photodynamictherapy,PDT)由于其微创性,不良反应少,靶向性强等特点在肿瘤的治疗研究中不断得到发展。本文将从CSCs的特性入手,结合PDT治疗的最新进展,探讨PDT治疗在肿瘤干细胞治疗中的应用。     

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.     

光动力疗法对动物肿瘤生长的影响及机制研究

本实验选用经腹股沟皮下接种Ｗ２５６瘤细胞株形成实验性荷瘤大鼠４０只,采用光动力学疗法对患有移植瘤大鼠进行治疗,并同时检测血浆、肝脏及瘤组织中超氧化物歧化酶的活力及氧自由基代谢产物丙二醛含量。结果如下：（１）大鼠输入经紫外光照射之血后,其肿瘤生长速度明显减慢（Ｐ〈０．０５）,大鼠输入注有血卟啉衍生物的血后,其肿瘤生长亦显著减慢（Ｐ〈０．０１）;大鼠输入经紫外光照射并含有血卟淋衍生物之血后,其肿瘤生长     

活体动物体内光学成像技术的研究进展及其应用

活体动物体内光学成像是利用基因改构进行内源性成像试剂或外源性成像试剂标记细胞、蛋白或DNA，从而非侵入性地报告小动物体内的特定生物学事件的技术。活体成像可以直观灵敏地监测基因的表达模式、标记和示踪细胞、探讨蛋白间的相互作用，因而这一技术被广泛地用于分析基因的表达模式、评价基因治疗效果、评估肿瘤的发生和转移、监测移植器官等。简要综述了现有活体动物体内光学成像技术的基本原理、技术进展和相关应用。     

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being investigated for applications in imaging and therapy. Viral nanoparticles (VNPs) derived from plants can be regarded as self-assembled bionanomaterials with defined sizes and shapes. Plant viruses under investigation in the Steinmetz lab include icosahedral particles formed by Cowpea mosaic virus (CPMV) and Brome mosaic virus (BMV), both of which are 30 nm in diameter. We are also developing rod-shaped and filamentous structures derived from the following plant viruses: Tobacco mosaic virus (TMV), which forms rigid rods with dimensions of 300 nm by 18 nm, and Potato virus X (PVX), which form filamentous particles 515 nm in length and 13 nm in width (the reader is referred to refs. ¹ and ² for further information on VNPs).From a materials scientist''s point of view, VNPs are attractive building blocks for several reasons: the particles are monodisperse, can be produced with ease on large scale in planta, are exceptionally stable, and biocompatible. Also, VNPs are "programmable" units, which can be specifically engineered using genetic modification or chemical bioconjugation methods ³. The structure of VNPs is known to atomic resolution, and modifications can be carried out with spatial precision at the atomic level⁴, a level of control that cannot be achieved using synthetic nanomaterials with current state-of-the-art technologies.In this paper, we describe the propagation of CPMV, PVX, TMV, and BMV in Vigna ungiuculata and Nicotiana benthamiana plants. Extraction and purification protocols for each VNP are given. Methods for characterization of purified and chemically-labeled VNPs are described. In this study, we focus on chemical labeling of VNPs with fluorophores (e.g. Alexa Fluor 647) and polyethylene glycol (PEG). The dyes facilitate tracking and detection of the VNPs ^5-10, and PEG reduces immunogenicity of the proteinaceous nanoparticles while enhancing their pharmacokinetics ^8,11. We demonstrate tumor homing of PEGylated VNPs using a mouse xenograft tumor model. A combination of fluorescence imaging of tissues ex vivo using Maestro Imaging System, fluorescence quantification in homogenized tissues, and confocal microscopy is used to study biodistribution. VNPs are cleared via the reticuloendothelial system (RES); tumor homing is achieved passively via the enhanced permeability and retention (EPR) effect¹². The VNP nanotechnology is a powerful plug-and-play technology to image and treat sites of disease in vivo. We are further developing VNPs to carry drug cargos and clinically-relevant imaging moieties, as well as tissue-specific ligands to target molecular receptors overexpressed in cancer and cardiovascular disease.     

光动力疗法在腹部恶性肿瘤的应用

近年来光动力治疗已经应用在腹部的恶性肿瘤的治疗上,并且取得了满意的疗效.对于部分腹部恶性肿瘤,相应的研究在实验室里也有报道.通过对光动力治疗的原理、机制、光敏剂,以及腹部恶性肿瘤光动力治疗相关的文献进行了综述,总结了光动力治疗应用在腹部恶性肿瘤的优势和相关问题.     

利用激光扫描共聚焦显微镜的肿瘤血管在体成像研究

传统的观察血管的方法需将组织制成切片,然后通过光学显微镜进行观察。显示的只是血管的某一片段而无法观察到血管的全貌。应用激光扫描共聚焦显微镜,可对活体动物血管进行断层成像,从而再现血管的结构。本方法为对肿瘤等病变组织血管进行研究提供了一种新的检测手段。