近红外二区荧光手术导航探针研究进展

肿瘤是严重威胁人类健康和社会发展的重大公共卫生问题之一。针对肿瘤的治疗,外科手术切除仍是最普遍、最理想的策略。目前,外科医师在术中主要通过肉眼观察、超声等方法确定肿瘤边界、残余病灶以及微小转移病灶,然而,这些方式存在手术切缘肿瘤易残留、难以实时发现微小转移灶等问题,导致肿瘤术后复发、转移率高,严重影响病人的预后和远期生存。荧光手术导航的快速发展为解决这一问题提供了新的技术支撑。本文聚焦于荧光手术导航用荧光探针,重点对荧光手术导航系统和各类有机、无机近红外二区荧光分子探针进行系统阐述,分析其临床转化与应用面临的瓶颈问题,探讨可能的解决思路,以期为国内外相关领域的研究提供思路与参考。     

上转换荧光实时监测近红外实现肿瘤热疗

以激光进行的高温疗法称激光加热疗法,已成为肿瘤热疗的一种新的有效手段。主要使用近红外激光,采用直接照射或插入光纤的方法进行治疗。但应用时由于近红外波段激光对组织的穿透有限,热效应被局限在一个小的体积内,不同肿瘤组织光穿透情况又有很大差异,治疗的范围难以把握。另外,热疗时,难以区分肿瘤体和正常组织的边界,照射不当容易造成周围正常组织的伤害,因此实时地监测导向近红外光成为激光热疗的关键。研究表明运用上转换纳米探针[Yb/Er(NaYF4∶Yb,Er)]靶向定位到肿瘤,在980 nm近红外光的激发下可实现激光加热的同时进行上转换荧光的监测,从而确定照射的范围、分布、剂量以及肿瘤边界,最终达到导向热疗实现精确治疗肿瘤的目的。     

一种两亲性荧光探针体外检测牙菌斑生物膜的方法

牙菌斑生物膜与口腔疾病的发生密切相关,因此开发新型的牙菌斑生物膜检测方法具有重要应用价值。本文建立了一种基于两亲性荧光探针TR4的牙菌斑生物膜体外检测方法。该荧光探针由疏水部分四苯基乙烯（ TPE）、棕榈酸和亲水多肽R4组成,三者的功能分别是荧光生发、粒子组装与静电吸附,从而实现紧密结合牙菌斑生物膜并发光。 TR4与牙菌斑生物膜作用时间短、反应条件简单,室温孵育1 min后检测其荧光强度变化,即可实现对牙菌斑生物膜快速、便捷的检测分析。荧光光谱也证实TR4荧光强度与牙菌斑生物膜浓度正相关,有望实现牙菌斑生物膜的定量检测。进一步通过透射电镜和共聚焦显微镜观察发现TR4探针通过静电吸附作用聚集在牙菌斑生物膜表面并自组装形成纳米粒子,从而诱导荧光基团TPE发光。     

两种基于MEMS谐振器的原子力显微镜探针

目前商用原子力显微镜(AFM)大多使用的微悬臂式探针,力灵敏度可达到pN级别。然而受到工艺水平及检测方法限制,微悬臂谐振频率难以超过3.5 MHz,且Q值较低,制约了AFM的成像速度以及在液体中的成像效果。另外,光杠杆的检测方法无法与探针本身进行片上集成,较小的悬臂也给激光束的聚焦带来困难。基于以上考虑,本文提出两种基于MEMS谐振器的探针,振频率可达11 MHz,Q值为4 000,并集成了执行与传感功能以及批量加工纳米针尖的工艺。目前两种探针都已经实现对树脂图案的成像功能,力灵敏度最高可达5pN/√Hz。     

直接数字合成的两种方法

介绍了目前流行的两种数字信号产生的方法，给出了直接数字合成的系统组成和原理框图，并对两种方法进行了比较，给出了部分实现结果。     

蛋白酶荧光探针及新型显微成像技术的生物医学应用

研究上正常生理条件蛋白酶的活化情况仍然存在很多困难,将蛋白酶荧光探针技术和基于各种光学平台的显微成像技术有机地结合起来,可以最大限度地记录活细胞生理条件下蛋白酶活性变化的时空信息.综述了蛋白酶荧光探针技术及其与该类探针应用相关的新型显微成像技术在生物医学光子学领域的应用进展.     

基于ARM的双色近红外荧光扫描系统

由于扫描样品的多样化,样品的发光点并不一定在焦平面上;双色近红外荧光扫描分析可以实现数据对比以及准确的量化分析。因此,设计基于激光共聚焦原理的ARM控制、三维移动、双色近红外荧光扫描的系统。采用STM32F407作为主控板,THB7128芯片作为x,y,z三轴步进电机的驱动,可以实现快速定位和精准扫描。信号采集电路由H11461-03型号的侧边PMT,以OPA686芯片作为运放的电流-电压转换和放大电路,LM747H芯片构造的二阶巴特沃斯低通滤波电路以及ADS8320采样电路组成。系统的背景噪声实验结果显示信号范围在0.075~0.2 V之间,且数值较低、变化平稳。     

两种薄层电阻测试系统探针游移误差的对比分析

从理论上分析方形四探针和直线四探针薄层电阻测试方法中探针游移所造成的系统偏差,推导出计算游移偏差的公式,并作图展示探针游移后的电阻与理想值之比的分布情况,分析了两种四探针测试方法出现最大误差的情况。用方形四探针测试方法不仅比普通直线四探针测试方法所测量的微区小,而且方形四探针测量的游移偏差小于直线四探针测量所产生的偏差。经试验发现,实际测试过程中,方形四探针只要在合理压力范围内,探针游移完全在合理范围内,能够保证测试的准确性。     

人类皮肤肿瘤的活体荧光光谱及成象

人类皮肤肿瘤的活体荧光光谱及成象１引言首例通过异常荧光信号对人类疾病进行诊断的研究始于几十年前。该项技术最原始而成功的应用，是使用Ｗｏｏｄ氏灯发现了头癣。经荧光测定发现癌症的研究首先是由Ｐｏｌｉｃａｒｄ进行的。他发现在Ｗｏｏｄ氏灯下，某些癌细胞产生明...     

近红外二区荧光成像技术的临床研究进展

近红外荧光成像是外科手术中实现术中导航的关键技术之一。近些年随着近红外二区（NIR-II, 900~1 700 nm）光学生物成像理论的日趋成熟,NIR-II荧光成像技术成为临床手术导航领域的一大研究热点。本文基于NIR-II光学生物成像理论,简要介绍了NIR-II荧光探针及成像系统的发展现状,就NIR-II荧光成像技术在活体小动物手术与人体临床手术中的研究展开综述,讨论了该技术在未来临床手术中的发展潜力以及临床转化中需要面临的难点。     

基于近红外自体荧光技术的甲状旁腺快速识别系统

基于近红外自体荧光技术,设计一种甲状旁腺快速识别系统,该系统对术中快速识别甲状旁腺具有重要价值。设计一种环形可调激发光源和高精度可调LED恒流源,利用近红外光源激发组织荧光同时通过高灵敏度CMOS相机采集组织自体荧光信息,并对采集的荧光图像进行图像处理,从而准确识别甲状旁腺。利用梯度浓度吲哚菁绿（ICG）溶液模拟组织荧光,实验测得荧光强度与ICG浓度成正相关,信噪比与信背比均符合术中辨别需求,验证了本系统应用于不同荧光强度时的灵敏性与准确性。采用本系统对组织仿体进行测试,荧光仿体能够与背景明显区分开。对甲状旁腺及周边组织进行测试,甲状旁腺呈绿色,与周边组织明显区分,初步验证了本系统可用于对甲状旁腺的识别检测。     

一种新型近红外伪装涂层的制备及光谱性能研究

以聚氨酯为基体,叶绿素、铬绿、水等为填料,研制出一种可有效模拟植物反射光谱的近红外伪装涂层.实验结果表明,涂层在近红外波段具有明显的水吸收峰,克服了传统的材料因不含水而无法实现“同谱”的不足;含水量60 wt%时,涂层在300~2500 nm波段呈现出与植物相似的光谱反射特征,相似度高达99%,且符合美军标光谱通道要求,有望成为对抗现代光谱侦察的有效手段.此外,通过FT-IR、SEM等表征手段,简要讨论了涂层组成及微观结构对其光谱性能的影响.     

用于肿瘤定位的荧光诊断系统

一、实现早期诊断肿瘤的重要性及国内外发展动向癌症仍是当前严重威胁人类健康的疾病之一,我国每年死于癌症的人数约70万,平均不到一分钟就有一人死于癌症。虽然对于中晚期肿瘤病人的治愈率不高,然而对于早期的肿瘤病人的治愈率可高达90％以上。这在国内外的医学文献上均已有报导。因此从当前的防治水平来看,能挽救癌症患者的最有效的方法就是要实现早期发现,早期诊断,早期治疗。     

几种新的光敏剂在小白鼠肿瘤中荧光光谱特征

利用昆明种小白鼠为供试动物,发现甲酚紫、齐通红、若丹明B在小鼠肿瘤组织和正常组织内的荧光特征(包括荧光光谱的形状及随时间的变化规律)有明显区别,可望用于肿瘤的荧光诊断。 三种染料的蒸馏水溶液,按5-10mg/kg,通过尾静脉对小鼠注射。注药后的不同时刻,对肿瘤组织和对照进行荧光检测。     

通乳探针的研究及临床应用

目的:研究通乳探针及其临床应用。方法通过乳汁淤积的临床特点及银的物理学特点,研究通乳探针作用原理,通过对符合条件的32例产妇使用通乳探针,采用级乳管排空分级,探讨和分析通乳探针在临床应用的可行性和通乳疗效观察。结果:32例产妇和8例复发中39例实现乳管级通畅,1例未通畅,再次通过乳管镜通乳后达到级通畅。结论通乳探针可以有效解决乳管开口处堵塞型乳汁淤积。     

上转换荧光探针的制备及其植物细胞成像

采用简易的热熔剂法,成功地制备了Yb3+和Er3+共掺杂的NaLuF4纳米晶。由于其很强的上转化发光及经过表面修饰后很好的生物相容性,NaLuF4纳米晶被应用作为上转化荧光探针,对西红柿表皮细胞进行荧光成像,结果表明,上转化纳米探针能很好地吸附在西红柿细胞的细胞壁,对细胞的形貌进行清晰的成像,为动植物细胞的研究提供了新的成像途径。     

一种新型的STM探针

以普通的石英光纤为材料，用熔拉腐蚀复合的方法制备出nm量级的光纤探针，而后在针尖表面镀上数十nm厚的金属膜，达到导电性，使其能传导隧道电流，从而研制出一种新型的扫描隧道显微镜（STM）光纤隧道探针，在STM上取得了比较理想的实验结果。本文将光纤隧道探针与金属隧道探针作了比较，并对其性能作了分析。     

一种新型的高性能近红外平行光管的研究

采用长焦距单透镜方案,研制了一种新型的高性能近红外平行光管。以单模光纤导出的近红外激光(λ=1053nm)为光源,设计了满足光强均匀性要求的准直物镜焦距,使用新型的近红外消光涂料消除了杂散光的影响,并运用双平板剪切干涉技术完成了平行光管的不可见光束调校。采用自制的1053nm近红外干涉系统测试了平行光管的光学质量,结果表明,准直后的出射光束波面峰谷值(PV)达到0.045λ,光强的均匀性达79.2%。