生物组织光声粘弹显微成像

提出一种反演生物组织粘弹信息的新型无损光声粘弹显微成像方法,它是以强度调制激光作为激发源,通过检测光声（Photoacoustic,PA）信号的相位重建组织粘弹特性分布的成像方法.实验利用不同浓度的琼脂样品来验证光声粘弹显微测量中相位随浓度变化的依赖关系.利用埋有头发丝的琼脂样品来测试这种显微方法的成像分辨率.利用具有不同粘弹性的离体生物组织来验证系统的成像能力.实验结果表明,这种新方法能够高分辨率和高对比度地重建出具有不同粘弹性的生物组织的光声粘弹显微图像,有望实现组织结晶类病变水平的显微在体检测.     

光通过散射介质聚焦的空间位相逐个单元调节方法

本研究在分析现有散射介质聚焦方法的基础上,提出一种利用单元裂解进行波前位相调制,将经过强散射介质的散射光聚焦的快速收敛方法.文中详细地描述了这一新方法的原理,并同现有逐个单元调节方法进行运行对比.单元裂解方法的物理本质,即为实现空间光调制器的调制各单元光波之间同位相干涉.本方法具有更高的信噪比,并且聚焦收敛的速度快.这一新方法为进一步开展生物成像的光学理论研究提供了新思路.     

光学成像技术在体研究肿瘤的光动力效应

光动力疗法 (PDT) 已发展成为一种较成熟的肿瘤治疗方法, PDT 诱导的血管损伤是杀死肿瘤的重要机制之一 . 为了在活体肿瘤模型上实时监测 PDT 导致的血管损伤效应,使用稳定高表达绿色荧光蛋白 (GFP) 的人涎腺腺样囊性癌细胞株 (ACC-M-GFP) ,建立了基于鸡胚尿囊膜 (CAM) 的肿瘤模型 . 应用荧光成像技术对肿瘤的生长位置、大小,以及治疗区域进行方便精确的定位;利用激光散斑成像技术,实时监测 CAM 上肿瘤周围血管的血液动力学参数 . 发现不同光动力剂量所导致的血管损伤有显著不同 . 结果表明,荧光标记的鸡胚尿囊膜肿瘤模型为研究 PDT 导致的血管损伤效应提供了良好的实验模型,激光散斑成像技术适用于实时监测 PDT 过程中血管结构、血流速度的变化,由此得出血液灌注率可用以评估 PDT 对肿瘤周围血管的损伤效应 .     

激光陷阱在显微生物活体研究中的应用

利用激光的力学效应设计三维的光学陷阱,在显微镜下能成功地捕获和操纵活的生物体.这种激光光钳技术可为细胞学研究提供一种新的有效的实验手段.     

黏附细胞中生物大分子结构变化的显微Raman光谱

鉴于细胞黏附作用的重要生物学意义, 选择了T淋巴细胞(Jurkat)为实验对象, 用先进的显微Raman光谱技术, 同时获得用其他方法难以得到的活细胞内数种生物大分子的构象信息. 通过比较单个和黏附细胞的显微Raman光谱的差异发现, 当细胞黏附时, 细胞内生物分子(DNA, 蛋白质, 碳水化合物, 脂类)的构象有不同的变化: (ⅰ) 双链DNA的骨架保持有序的B型或修改的B型构象, 然而它的脱氧核糖和碱基(A, G, C, T)的一些基团被修饰. (ⅱ) 蛋白质构象的主、侧链变化明显不同, 属于a螺旋和b折叠的一些谱线强度下降而b回折的一些谱线强度却明显增加; 酪氨酸和色氨酸从“埋藏状态”变成“暴露状态”; 它的巯基基团的谱线强度也有增加; 二硫键的构象从两种变成3种, 表明细胞黏附引起该蛋白质主链的氢键体系和侧链环境的变化. (ⅲ) 碳水化合物的一些基团同时被修饰. (ⅳ) 膜脂双层的构象变化很明显, 随着黏附细胞数目的增加, 链间侧向相互作用序参数逐渐减少, 提示细胞黏附导致细胞膜的流动性和离子通透性增加.     

聚球藻7002在光生物反应器中的光自养培养

通过对聚球藻7002在光生物反应器中的培养,研究了光强在聚球藻7002培养液中的衰减规律,得到了培养过程光强随藻细胞浓度和光程距离变化的关系式,即I=I₀exp［-(-0.0239+0.0777OD₇₅₀)·L］。并对培养过程特性及培养温度、外加CO₂浓度和光照强度对藻细胞生长的影响进行了较为详细的研究,得到了反应器中较为适宜的聚球藻7002的培养条件,藻细胞培养密度达到3.4g/L(干重),体积产率达到0.57g/(L·d)的较高水平。     

细菌显微追踪技术在生物被膜中的应用

细菌生物被膜是粘附于物体表面的由细菌细胞及其胞外物质组成的复杂膜样物聚集体,具有很强的耐药性和免疫逃逸能力。生物被膜内细菌的代谢活性、运动状态等与浮游细菌有明显区别。近年来,先进的显微成像技术结合新型图像处理方法,在研究细菌的运动、生理等方面发挥了重要作用。本文围绕生物被膜,概述了细菌显微追踪技术在其研究中的应用。主要从细菌的运动方式和生物被膜形成过程的调控两方面出发,介绍了在单细胞水平上利用该技术研究生物被膜的进展,包括细菌的游泳、蹭行、群集运动和多种信号通路调控下生物被膜的形成过程等,并展望了该技术在生物被膜其他相关研究领域的应用前景。     

显微投影在有丝分裂实验教学中的应用

简介显微投影技术在高中生物学课程有丝分裂实验教学中的应用。运用CCD摄像显微镜代替传统实验方法,省时、直观、经济、效果好,值得推广。     

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...     

光学椭偏成像技术在生物分子研究中的应用

光学椭偏显微成像是一种新型超薄膜及表面显示技术,是研究生物分子与固体表面吸附以及生物分子之间相互作用的一种简单、快速和可靠的手段。它不仅能够大面积精确显示超薄膜的厚度分布,而且能够用于表面实时吸附的动力学研究。在抗原抗体检测分析方面,它不需要像酶联免疫法、荧光免疫法和放射免疫法那样对待测物作标记,也不会对待测生物分子活性造成任何扰动和损伤,操作简单,费用低廉。另外,它还弥补了传统的椭偏法的不足之处,能够有效地区分非特异性吸附、脱吸附或表面污染带来的干扰。     

生物细胞相位显微技术研究进展

相位显微技术,作为一种非侵入式无损伤的生物细胞检测及研究工具,受到了广泛的关注.从定性和定量两个方面综述了生物细胞相位显微技术的研究现状,具体介绍了定量全场相位显微技术的新进展.在此基础上,指出了现有生物细胞相位显微技术有待改进的一些共性问题,并预测了该技术的发展趋势.     

生物高分辨电子显微学进展

生物高分辨电子显微学是近年来发展起来的一种可与X射线晶体学相媲美的测定生物大分子高分辨结构的方法．它克服了一些限制X射线晶体学应用的困难,可以直接对非晶体状态的生物大分子或仅能形成二维晶体的蛋白进行结构测定．这一技术主要包括高分辨电子显微象的获得与电子显微象解析．文章就这一技术应用中的一些问题：自然结构的保持、辐射损伤、低衬度、低信噪比等进行了讨论．     

不同厚度细胞薄切片对 AFM 图像反差的影响

利用原子力显微镜（ AFM ）观察超薄切片的表面,探索表面形貌与切片厚度、朝向等因素的关系以及对图像反差的影响 . 选择三种不同类型的细胞,培养后按电镜超薄切片法固定、包埋并切片后,将不同厚度的切片区分上下表面转移到云母上, AFM 在空气中以接触模式进行观察 . 结果发现,切片表面细胞相对包埋介质的凸起与凹陷与切片本身的厚度密切相关,并随切片厚度的不同呈现有规律的变化 . 实验统计结果显示这种现象可能具有普遍性 .     

一体化的光声-荧光显微镜用于活体肿瘤成像

报道了一种利用单一波长激发的同时产生光声和荧光信号的显微成像系统,本成像系统具有超高的成像分辨率(<6μm)。借助外源的造影剂在近红外的吸收特性,利用光声-荧光显微成像系统对活体肿瘤进行光声/荧光成像。实验结果表明,光声-荧光显微镜在早期肿瘤的成像和检测等方面具有潜在的应用价值。因此,通过研究和选择适当的双模态造影剂,该系统在不同病理模型中可以提供更准确的组织信息及生理参数。     

无透镜显微技术

无透镜显微成像(lens-free microscopy)是一种在不借助透镜的情况下进行成像的技术。它基于Gabor同轴全息原理,利用面阵探测器采集原始全息图,随后通过数字图像处理技术重建样本,从而实现数字显微成像。像素超分辨技术缩小了等效像素,提供更多细节信息使得再现像的分辨率得以直接提升,而且多种相位恢复手段通过去除孪生像也达到了间接提高分辨率的目的,尤其是对密集样本。无透镜显微成像技术突破了传统光学显微镜由透镜带来的空间带宽积的限制,实现了大视野范围下的高分辨率成像,因此,这一技术能够提供大视场下的临床样本快速诊断和准确检测。另外,新兴的算法和硬件都在不断地加快数据采集和计算速度,扩展了其在高速运动样本和纳米尺度样本上的应用。最近无透镜技术和其配套硬件设备发展方向趋向于硬件紧凑、算法密集、实时、三维、彩色、高分辨率的便携式分立器件或配件。     

基于光学相干检测的非接触全光学光声显微镜

报道了一种非接触、宽频带、联合微型激光器和低相干迈克尔逊干涉仪的全光学光声显微镜(BD-AOPAM)、光学相干层析系统(OCT)的硬件用于光声信号的检测。目前全光学光声显微镜可检测到的带宽为67 MHz,用碳纤维测得系统的横向分辨率可以达到10.8μm。进一步的,利用包埋头发丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种全光学光声显微镜可以在体的实现组织高分辨率的成像,有望成为一种便携式非接触的光声显微镜应用于生物医学当中。     

Automated analysis of living cells through the quantitative use of automated phase contrast microscopy

A simplified theory of image formation in phase contrast microscopy is presented. It is shown that the phase shift induced in light (related to the refractive index) by the observed object can be reconstructed, point by point, from the phase-contrast digitally sampled image through an appropriate algorithm. This allows one to make quantitative observations on unstained, living cells.     

The intranuclear bodies of Entamoeba

Intranuclear bodies which are spherical in shape are clearly seen by ‘Anoptral’ (negative) phase microscopy in the nucleus of Entamoeba. These bodies vary in size and numbers from cell to cell. With interference microscopy the intranuclear bodies appear as spherical granules in the nucleus of the cell. Their distribution and numbers are again very variable. With electron microscopy the bodies can be clearly seen inside the nucleus. They are always spherical in shape but vary in size from 0·1 to 1·5 μm. They may be empty or contain granular or membranous material. They display the capacity to move out of the nucleus.     

Recent Developments in Correlative Super-Resolution Fluorescence Microscopy and Electron Microscopy

The recently developed correlative super-resolution fluorescence microscopy (SRM) and electron microscopy (EM) is a hybrid technique that simultaneously obtains the spatial locations of specific molecules with SRM and the context of the cellular ultrastructure by EM. Although the combination of SRM and EM remains challenging owing to the incompatibility of samples prepared for these techniques, the increasing research attention on these methods has led to drastic improvements in their performances and resulted in wide applications. Here, we review the development of correlative SRM and EM (sCLEM) with a focus on the correlation of EM with different SRM techniques. We discuss the limitations of the integration of these two microscopy techniques and how these challenges can be addressed to improve the quality of correlative images. Finally, we address possible future improvements and advances in the continued development and wide application of sCLEM approaches.