窄等离子体吸收谱线宽度的纳米金锥用于光声成像

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点,克服了光散射限制,实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像,提供了活体生物组织结构和功能信息,已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而,很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱,在活体环境中难以被光声成像系统所识别,从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围,可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究,将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥,可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长,可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像,实现对不同靶标的目标分子探测。     

光声结合用于生物组织成像的研究进展

光声结合为生物组织层析成像提供了一种新的有效的手段。这种新方式克服了传统成像技术的一些不足,能获得更多的信息。本文总结了该领域三个主要研究方向的工作,同时分析了目前存在的问题。     

靶向金纳米棒对隐球菌活性影响的体外实验研究

目的：设计对隐球菌荚膜特异性标记的靶向金纳米棒,研究靶向金纳米棒的体外光热作用对隐球菌活性的影响。方法晶种生长法制备金纳米棒,偶联隐球菌荚膜抗体,检测表征,与隐球菌体外孵育,近红外激光照射,检测隐球菌活性变化。结果成功制备与荚膜抗体偶联的金纳米棒,体外近红外照射后,隐球菌活性较未偶联抗体的金纳米棒组显著降低。结论靶向性金纳米棒显著增强了近红外激光对隐球菌的光热效应,可用于治疗隐球菌感染的新尝试。     

靶向吲哚菁绿纳米探针介导的光声治疗

光声治疗是一种利用纳米材料的光声效应选择性破坏癌细胞的方法。本研究采用叶酸作为肿瘤靶向分子,以聚乙二醇包裹吲哚菁绿形成纳米粒子(ICG-PL-PEG-FA),利用此纳米粒子在近红外区的光吸收特性,开展光声治疗研究。实验结果表明,这种叶酸标记的纳米探针对高表达叶酸的EMT6细胞具有高靶向选择性和靶向光杀伤性。这种基于包含吲哚菁绿纳米探针的光声治疗将有潜力发展为一种安全,高效的癌症治疗技术。     

多尺度的光声显微镜用于癌细胞及实体瘤成像

多尺度显微成像系统(M-PAM)被发展,并被用于成像从癌细胞到实体肿瘤的多尺度生物结构.该装置由二维运动平台,扫描振镜,物镜,聚焦超声换能器组成,其横向分辨率达到3 μm.结果显示该系统可以对体外培养黑色素瘤细胞与体内的黑色素瘤进行无标记成像.基于具有靶向性的探针,M-PAM系统可以对体外培养的U87-MG肿瘤细胞以及体内U87-MG实体肿瘤进行成像.综上所述,M-PAM系统将是研究肿瘤的有力工具.     

基于样品及点源光声信号逆卷积的光声成像方法

光声成像是一种新的生物组织成像方法,在目前的光声成像中,都是通过样品光声信号和超声探测器的脉冲响应来计算样品光吸收的投影,但是由于无法获得超声探测器较准确的脉冲响应,影响重建图像质量。提出一种新的计算样品光吸收投影的方法,从理论上给出了样品光吸收投影和样品及点源光声信号的关系,由样品及点源光声信号的逆卷积可直接计算样品光吸收的投影,点源光声信号通过聚焦入射激光直接测得。试验结果显示,重建图像和样品的相对位置、形状及尺寸完全吻合,成像系统空间分辨率达到0．3mm,证明这是一种有效的光声成像方法。     

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。     

基于直线电机的大视场快速光声显微成像系统

光声成像技术是近年来发展的一种新型的无损医学成像技术,它是以脉冲激光作为激发源,以检测的声信号为信息载体,通过相应的图像重建算法重建组织内部结构和功能信息的成像方法。该方法结合了光学成像和声学成像的特点,可提供深层组织高分辨率和高对比度的组织层析图像,在生物医学临床诊断以及在体成像领域具有广泛的应用前景。目前光声成像的扫描方式主要有基于步进电机扫描方式和基于振镜的扫描方式,本文针对目前步进电机扫描速度慢(10 mm×10 mm;0.001帧/s),振镜扫描范围小(1 mm2)的不足,发展了基于直线电机扫描的大视场快速光声显微成像系统。同一条扫描线过程中直线电机速度最高可达200 mm/s。该技术采用逐线采集光声信号的方式,比逐点采集光声信号的步进电机快800倍。该系统对10 mm×10 mm全场扫描的扫描速度为0.8帧/s。最大可扫描视场范围可以达到50 mm×50 mm。大视场快速光声显微成像系统的发展将为生物医学提供新的成像工具。     

多尺度的光声显微镜用于癌细胞及实体瘤成像（英文）

多尺度显微成像系统(M-PAM)被发展,并被用于成像从癌细胞到实体肿瘤的多尺度生物结构。该装置由二维运动平台,扫描振镜,物镜,聚焦超声换能器组成,其横向分辨率达到3μm。结果显示该系统可以对体外培养黑色素瘤细胞与体内的黑色素瘤进行无标记成像。基于具有靶向性的探针,M-PAM系统可以对体外培养的U87-MG肿瘤细胞以及体内U87-MG实体肿瘤进行成像。综上所述,M-PAM系统将是研究肿瘤的有力工具。     

人IgG标记金纳米棒并用于抗人IgG抗体的检测

目的：研究金纳米棒（GNRs）IgG生物学标记及其在抗人IgG检测中的应用。方法：利用种子生长法制备GNRs,用巯基十一酸（MUA）对GNRs端头邀111妖晶面进行化学修饰,MUA提供的羧基可与人IgG结合;抗人IgG与活化的GNRs反应引起GNRs表面等离子体共振（SPR）特征变化,通过读取SPR值判断免疫反应的结果。结果：合成了不同长径比（AR）的GNRs,成功地将人IgG标记于GNRs（AR=3.7）的端头;利用标记后的GNRs对抗人IgG进行检测,其SPR最大吸收峰发生9nm红移,检测灵敏度可达纳摩尔量级。结论：基于人IgG-抗人IgG免疫反应建立了GNRs用于免疫检测的方法,为GNRs用于免疫检测进而研制免疫传感器奠定了基础。     

RGD/FA双靶纳米金棒的制备及其在肿瘤细胞协同靶向成像与光热治疗中的应用

目的:通过制备RGD/FA双靶纳米金考察其与高表达整合素与叶酸受体B16细胞的协同靶向成像与热疗作用;方法:采用功能化PEG分子将靶向小分子RGD与叶酸通过强健Au-S键连接至纳米金棒表面,利用激光共聚焦与808 nm近红外激光器评价修饰纳米金的协同靶向作用;结果:RGD与叶酸分子被成功连接于纳米金表面,且双靶纳米金对小鼠黑色素瘤细胞具有较好的协同靶向作用;结论:同时靶向同一肿瘤细胞的不同表位,可克服单一靶向功能化纳米粒子难以在肿瘤位点有效积累的问题,本研究为多功能纳米金棒在临床肿瘤早期诊断与光热治疗中的应用提供研究基础。     

Far-Field Raman Imaging of Short-Wavelength Particle Plasmons on Gold Nanorods

The surface plasmon fields of gold nanorods with a diameter of 100 nm and lengths of 1–5 m are imaged by using far-field Raman scattering of methylene blue adsorbed on the rods. When optically exciting the nanorods under total internal reflection with wave vector and electric field vector orientations along the rod axis, the plasmon field intensity along this axis is observed to be periodically modulated. This modulation is attributable to a beating of the exciting light wave and the nanorod plasmon mode. The plasmon wavelength deduced from the beat frequency is 379 nm, which is considerably smaller than the exciting laser wavelength of 647 nm. In general, Raman imaging is shown to be a powerful technique to probe local plasmon fields using far-field spectroscopy.     

金纳米棒的表面修饰及其应用于肿瘤诊疗的研究进展

金纳米棒具有独特的光学性质、表面易修饰性、较低的生物毒性和良好的生物相容性,因而在成像、光热治疗和药物载带等方面具有极高的潜在应用价值.本文综述了典型的金纳米棒表面修饰方法及其在生物成像、光热治疗和药物治疗中的应用,重点阐述了通过金纳米棒同时实现肿瘤诊断和治疗相结合的研究进展.     

基于光谱编码的血管内光声组分成像

光声成像突破了传统的光学成像和超声成像在生物组织成像领域的困境,该技术基于光声(Photoacoustic,PA)效应,脉冲激光激励下的生物组织产生超声信号,超声信号被接收后,通过反投影算法将其携带的时间信息和强度信息转化为能够反映生物组织吸收结构和分布的可视化图像。基于不同生物组织的光吸收差异,当激发光强度均匀且稳定时,光声成像反映的就是该物质对于该波长光的吸收特性。本文中,我们基于导管式的血管内光声断层扫描平台结合多波长激发的光声成像算法开发了基于光谱编码的血管内光声组分成像系统,实现了在离体血管斑块中脂质组分的定量成像,高分辨获得了脂质核心的大小形态和边界信息,表征了斑块内的脂质相对含量。     

基于直线电机连续-步进运动的快速光声显微成像系统

报道了一种利用直线电机连续-步进的扫描方式进行光声显微成像的系统,该系统在运动时走弓字型路线,其中直线电机在X轴方向上连续运动,在Y轴方向上以步进的方式运动,采集卡只在X轴电机运动的过程中连续采集。该成像系统较之前振镜扫描的方式扫描的范围更大,可达到厘米尺度范围内的生物组织光声成像;较之前的步进电机逐点扫描的方式扫描速度明显提高。同时本文采用电机带动光和超声换能器一同扫描的方式,较光和超声换能器不动电机带动样品扫描的方式更灵活。另外利用包埋碳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,这种快速光声显微成像方法及其系统可以实现在体组织的高分辨率成像,有望成为一种无创、实时的光声显微镜应用于生物医学当中。     

金纳米棒的光学性质及其在生物医学领域的应用

简要介绍金纳米棒的光学性质和合成方法,重点阐述其在生物医学领域研究的最新进展,并对其今后的研究方向进行展望．金纳米棒是一种胶囊状的金纳米颗粒,具有一个横向等离子共振吸收峰和一个纵向等离子共振吸收峰,分别对应其横轴和纵轴两个特征尺寸．通过调节金纳米棒的长径比,纵向等离子共振吸收峰可由可见光区跨越至近红外光区．金纳米棒这一独特的光学性质在生物和化学传感方面有着广泛而重要的应用前景．