荧光显微成像用于研究卵母细胞减数分裂过程

动力蛋白、微管蛋白以及染色体在卵母细胞减数分裂过程中起着重要作用,但目前传统荧光成像方法受到衍射极限的限制,分辨率较低,无法达到卵母细胞减数分裂对成像的要求。首先构建了卵母细胞体外正常成熟体系和原钒酸钠(SOV)作用下的异常成熟体系,然后基于共聚焦显微技术和随机光学重建显微技术(STORM)两种荧光成像方法,研究卵母细胞减数分裂过程中动力蛋白和微管蛋白的定位以及染色体的形态与结构。荧光显微成像结果表明:在正常成熟体系中,动力蛋白分布、微管蛋白形成的纺锤体以及染色体的形态与结构能反映卵母细胞发育的不同阶段;在SOV作用下,纺锤体结构异常率增加,出现桶状、细长、团缩、杂乱、梨状、多极等典型异常纺锤体结构,染色体结构异常率也相应增加。STORM结果更清晰地展现了纺锤体结构信息,三维STORM结果揭示了异常纺锤体的紊乱情况,该方法为卵母细胞减数分裂过程研究提供了精度更高的成像手段。     

基于时间分辨荧光各向异性成像的罗丹明B溶液粘度特性研究

基于时间分辨荧光各向异性成像技术,利用激光扫 描共聚焦显微镜耦合时间相关单光子计数系统,对不同浓度甘油及不同浓度蔗糖的罗丹明B 溶液粘度的荧光各向异性进行了测量。实验表明,随着溶液浓度增大,荧光偏振值和粘度都 相应增大,而荧光寿命与溶液微环境的粘度成反比。据此,基于荧光分子各向异性的产生原 理,给出了荧光团在转动过程中旋转弛豫时间与旋转相关时间的定量关系。它表明时间分 辨荧光各向异性检测可用于微环境粘度的检测和源自细胞内粘度变化导致的机体某些疾病或 机能失调的诊断。     

基于ARM+FPGA+多DSP的嵌入式实时图像处理系统

介绍了一款通用的嵌入式图像处理系统的设计方法。系统采用FPGA设计FIFO实现ARM与多DSP的高速数据传输方法。实验结果表明,所设计的多DSP协同工作的实时嵌入式图像处理系统,其工作性能稳定、数据处理能力强,适用于高端的雷达信号处理、电子对抗、超声图像处理等场合。     

靶向量子点的合成及其在活体成像研究中的应用

利用水相法制备CdTe量子点,在不同细胞培养基及不同pH值环境中对其进行了稳定性表征,研究了量子点对HeLa细胞增殖抑制率的影响,而后利用耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞进行了靶向性标记,最后将量子点与葡聚糖耦联,通过透明背脊皮翼视窗观察其在血管内的动态过程。结果表明:合成的量子点发射谱峰值为660nm,在DMEM和M1640细胞培养基中具有良好稳定性,当缓冲液pH值由5升高到13时,量子点荧光强度先升高后下降;量子点浓度为13μg/mL时,HeLa细胞存活率高于80%;耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞靶向作用明显;可观察到耦联葡聚糖的量子点在小鼠血管中的动态运动。该研究表明合成的量子点可成功用于活体成像。     

温度对大鼠肝脏中剪切波与频散特性影响研究

剪切波相速度和衰减的频散特性的准确测量具有重要的意义。温度变化可能会对生物软组织的力学特性产生影响,为了研究温度的变化对剪切波相速度和衰减频散特性测量的影响,以大鼠肝脏为研究对象,基于声辐射力的剪切波成像的方法,通过离体实验来获取大鼠肝脏内部不同温度下的剪切波相速度和衰减频散特性曲线。实验结果发现,随着温度的升高,剪切波相速度逐渐减少,衰减频散逐渐增大,特别是在较高的频段(270~380 Hz)的变化更为显著。结果表明温度是测量大鼠肝脏中剪切波相速度和衰减频散特性中不可忽略的因素,这对今后的动物实验研究以及疾病评估提供了实验参考,具有重要的意义。     

量子点偶联RGD用于喉癌血管的靶向活体成像

研究了偶联环状精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-D-苯丙氨酸-赖氨酸[c(RGDfK)]肽段的CdSe/ZnS量子点(QDRGD)对喉癌血管靶向成像。利用羧基与氨基反应将c(RGDfK)肽段与QD偶联;采用荧光分光光度计对QD-RGD在RMPI1640培养基和小鼠血清溶液中的光谱稳定性进行了检测;利用荧光显微镜检测QD-RGD对Hep-2细胞和MCF-7细胞上整合素αvβ3的靶向性;最后将QD-RGD尾静脉注射到小鼠体内,检测了其对皮脊翼视窗中喉癌血管的靶向性。结果表明QD-RGD的发射光谱在RMPI1640培养基4h内没有明显变化,在小鼠血清中24h内发射光谱的荧光强度仅下降了20%;对细胞荧光成像表明QD-RGD能特异性与细胞表面的整合素αvβ3结合;血管成像表明QD-RGD在注射2h后聚集在喉癌局部血管,24h后QD-RGD从血管中移除。该研究表明QD-RGD能用于活体喉癌肿瘤血管靶向成像,这为喉癌的靶向诊断和靶向治疗研究提供了参考。     

超声无损检测中基于分段长码技术的多重回波检测

超声检测中存在的多重回波是影响其检测质量的重要因素.由于多重回波会显著地降低系统的成像分辨率,并造成对诊断和测量的误判.因此,辨别和消除多重回波所造成的干扰,是提高超声检测质量的有效途径.提出了一种在静态检测条件下基于超声分段长码技术来区分多重回波的方法,该方法能够在不依赖任何先验假设和构建的情况下,有效地区分多重回波,辨别和去除其造成的伪像,并且降低检测的模糊度.另外,由于采用多次发射叠加的原理,该方法克服了普通短码的自相关特性不强的弱点,能够获得长码的效果,具有较高的信噪比和检测精度.实验结果表明,该方法达到了预期的效果.     

基于短脉冲磁声电成像检测系统设计、验证及改进方法研究

生物组织生理特性及病理结构变化时,其导电特性会随之改变,因此对生物组织电导率进行测量的方法有望实现癌症组织早期诊断及病变组织康复期监测。采用模块化设计思维,设计并搭建了一个非侵入式、数字化磁声电成像检测平台,提出了磁声电检测模拟前端的改进方法,并通过对嵌入铜片均匀仿体实验证明了磁声电信号需在磁场、声场共同作用下才能产生,随后提出磁声电B扫描算法,并通过该检测平台对中间间隙为1 mm的均匀仿体进行电导率B扫描实验。结果表明：（1）电导率B扫描算法可提高磁声电成像分辨率;（2）设计的磁声电检测系统纵向分辨率可达1 mm,证明了短脉冲磁声电成像检测方法、检测前端改进方法及B扫描算法用于电导率边界检测是有效且可行的。