太赫兹光谱技术在生物医学检测中的定性与定量分析算法

提出了两种有效混合物成分的定性与定量分析算法。针对混合物中每种成分太赫兹光谱已知的情况,提出了已知混合物成分光谱分析法,该方法具有步骤简单、样本需求量少的优点。而针对成分过多或部分成分光谱无法有效获得的情况,提出了未知混合物成分光谱分析法,该方法适用于多成分混合物,具有精度较高的优点,样本需求量多于已知混合物成分光谱分析法,但计算量相比传统算法大幅缩减。相关工作为生物医学领域中关键物质的识别和测量提供了新的思路和方法。     

高灵敏检测传感芯片应用于脑胶质瘤疾病检测

太赫兹波因其指纹谱识别和无损探测等特性可被应用于物质的快速定性与定量识别。现阶段太赫兹技术方法对物质含量检测的下限在毫克量级,然而实际生物医学样本中待测物的浓度通常在微克量级甚至以下,现有方法限制了其检测灵敏度和可行性。研究中以脑胶质瘤里的特异性物质肌醇(MI)和γ-氨基丁酸(GABA)为例,基于电容电感效应,设计了一款增强太赫兹检测灵敏度的超材料芯片。然后通过测试MI和GABA在不同浓度下的太赫兹光谱,证明其各自随着浓度的变化,芯片谐振峰频移呈现不同的规律,从而进行有效的定性识别,且对于MI和GABA的已知样品,可以根据频移规律实现定量分析。根据实验数据计算可得,所设计的芯片对这两种样品含量检测下限分别为3.457 μg和2.552 μg,与传统压片法的检测极限相比提高了三个数量级。这些结果对后期生物医学中定性和定量检测疾病的微量特异性物质具有重要参考价值。     

太赫兹成像技术在肿瘤检测中的应用

太赫兹(THz)波是频率位于0.1 THz^10 THz的电磁波。因其具有非电离性,以及可与多数生物分子产生共振响应等特性,在生物医学领域有着巨大应用潜力,尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术,吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用,其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像,介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状,最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。     

神经细胞中五种常见物质的太赫兹波谱的推定

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对神经细胞中常见的5种物质(L-谷氨酸、γ-氨基丁酸、肌酸、盐酸多巴胺和肌醇)的纯品进行特征谱检测。实验结果显示,5种物质在太赫兹波段有明显且独特的吸收谱线,并且同一种物质不同浓度的吸收系数符合朗伯比尔定律。此外,利用CASTEP软件包对5种物质的光谱进行仿真,结果显示太赫兹波段光谱特征吸收峰的成因主要由分子基团的振动而引起。之后,对肌醇、L-谷氨酸、γ-氨基丁酸和肌酸的1:1:1:1混合物的谱线进行检测,结合最小二乘法等算法倒推,可以准确推断每一种物质的含量及比例。结果表明,当4种物质混合时,物质含量推断的准确率为94%以上,这一研究结果对于癌组织的早期检测有重大意义。