基于非线性热扩散效应的亚衍射极限光声二次谐波显微成像技术

本文提出了一种基于非线性热扩散效应的光声二次谐波显微SH-PAM成像技术,用于实现亚衍射极限光声成像。生物组织受到强度调制的高斯激光束辐射时,组织吸收光子形成高斯分布的温度场,由于热扩散系数非线性热效应引起的非线性光声PA效应,从而产生光声二次谐波信号。模拟和试验结果均表明,重建后的光声二次谐波成像的横向分辨率超过了传统光学成像分辨率。本文通过仿体样品验证了该方法的可行性,并且对人表层皮肤细胞进行了成像,以证明其对生物样品的成像能力。该方法扩展了传统光声成像的范围,为超分辨成像开辟了新的可能性,为生物医学成像和材料检测提供了新的方法。     

半导体型单壁碳纳米管用于近红外二区(NIR-Ⅱ)深层组织光声成像

传统光声成像外源对比剂的光吸收主要集中在可见光区和传统近红外区(NIR,750～900 nm),开发具有更高光学组织穿透能力的近红外二区(NIR-Ⅱ,1 000～1 700 nm)光吸收外源对比剂对活体深层组织光声成像具有重要意义。本文中,作者选取了光吸收峰在1 000 nm左右的半导体型单壁碳纳米管为近红外二区光学吸收外源对比剂,测试了其在近红外二区激光激发下能够产生较强的光声效应。进一步地,作者通过将该纳米材料包埋在仿体组织的不同深度的位置,获得了仿体组织的深层光声成像,成像深度可达1.5 cm。试验结果表明,具有近红外二区光吸收能力的半导体型单壁碳纳米管在活体深层组织光声成像中有很大的应用潜力。     

基于有限元仿真定量探究贵金属纳米探针自组装诱导的非线性光声效应增强机制

构建高转化效率的功能纳米探针是推动光声分子成像发展的关键。随着光声分子成像技术的发展,具有非线性增强光声转换效率的自组装纳米探针逐渐成为研究热点,然而有关其非线性增强的定量研究尚未见报道。本文以纳米金球为例,利用有限元仿真定量探究金属纳米探针自组装诱导的非线性光热及光声效应,揭示自组装纳米探针光声效应增强规律,为构建具备高转换效率的光声自组装纳米探针奠定了理论基础。     

基于有限元计算定量探究金纳米粒子光声转换效率的尺寸依赖性

具备高光吸收能力和良好的生物相容性的等离子纳米探针在光声分子成像中得到了广泛应用。理论分析发现,由于纳米探针的小尺寸效应,其比表面积急剧增大,致使其光、热性质及光声能量转换机制对尺寸具有强烈依赖性。本文利用有限元分析的方法,以金纳米球和金纳米棒为例,定量讨论了浸没在水中具有不同尺寸的纳米探针在受到脉冲激光照射时的光学吸收、温度场分布及热膨胀随时间演绎的过程,并获得了尺寸在20-150 nm范围内探针光声转换效率对尺寸的依赖关系。结果表明:纳米探针的光-声转换效率对尺寸有较强的依赖性,金纳米球和金纳米棒在20-150 nm范围内均存在最佳尺寸使得光声转换效率最大。定量评价金纳米粒子光声转换效率的尺寸效应为指导通过优化纳米探针尺寸实现构建高效率光声探针提供了理论依据。     

多种认知障碍的危险因素对高血压大鼠脑组织病理形态和铁含量的影响

目的 观察高脂、高盐、高糖饲料等多种危险因素结合高血压大鼠(SHR)造成认知障碍复合模型大鼠的脑组织病理形态和铁沉积的变化。方法 14周龄SPF级大鼠，每组8只，正常对照组(同遗传背景WKY大鼠，WKY组),SHR大鼠随机分4组：对照组(SHRs组)、高脂组(HFAT-SHRs组)、高盐组(HSAIL-SHRs组)、高糖-脂组(DM-SHRs组，同时给予1%的链脲佐菌素腹腔注射，以血糖含量检测在11.1 mmol/L以上作为糖尿病模型标准),WKY组和SHRs组予普通饲料，模型组分别予高脂、高盐和高糖饲料，干预32周。检测大鼠血清及脑组织铁含量的变化、光镜下观察大鼠脑组织病理形态和亚铁含量(普鲁士蓝染色)变化，ELISA法检测大鼠炎症因子水平、胆碱能水平和β-AP的含量。结果 与WKY组比较，各模型组大鼠脑组织存在细胞排列紊乱，细胞核固缩，尼氏小体减少或消失的情况，铁染色显示铁的面积增加，以DM-SHRs组更为显著；SHRs组与3个模型组大鼠乙酰胆碱(ACh)、乙酰胆碱酯酶(AChE)水平降低，白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)水平升高(P<0.05,P&...