基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术

目的 细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术。方法 基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间。利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度（V）,建立V与环境温度的对应关系。通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测。结果 该方法可以实现高精度（温度分辨率<0.1℃）和大范围温度（10～50℃）的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化。结论 该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具。     

苯并(a)芘诱导的肺细胞癌变过程中时间异质性的拉曼光谱分析

目的 肺癌在生物学特性、基因组变异、增殖速度及化疗响应方面的时间异质性,构成了对有效治疗的显著阻碍。肺癌时间异质性的复杂性,结合其空间异质性,为研究带来了极大挑战。本文将为肺癌研究开辟新的方向,有助于更深入地理解肺癌的时间异质性,从而提升对肺癌的治疗成功率。方法 应用拉曼光谱显微技术作为监测肺癌细胞生物分子组成实时变化的有力工具,揭示了疾病的时间异质性。通过拉曼光谱与多元统计分析的结合,对苯并(a)芘处理后人类肺上皮细胞的生物分子变化进行了细致观察。结果 随时间推移,核酸、脂质、蛋白质及类胡萝卜素含量呈现下降趋势,而葡萄糖浓度上升。这些变化模式暗示,苯并(a)芘可导致遗传物质结构损伤、促进脂质过氧化、干扰蛋白质代谢、降低类胡萝卜素生成,并改变葡萄糖代谢路径。运用拉曼光谱技术,以实时、无侵入性、非破坏性的方式监控肺癌细胞内的生物分子动态,进而阐明其关键分子特性。结论 本项研究深化了对肺癌演进的认识,并为发展个性化治疗策略提供支持,助力提升患者的临床治疗效果。