荧光光谱及其成像技术在光活检中的应用

分析了人体组织自体荧光的主要物质来源和荧光特性,同时总结了国内外常见的第二代新型光敏剂及其临床应用情况。在此基础上,全面比较了各种应用于早期肿瘤光活检的荧光光谱及其成像技术,并重点讨论了这些技术的基本原理和临床应用现状,以及它们今后的发展方向。     

荧光显微光谱成像系统及教学设计

本文介绍了一种自组荧光显微光谱成像系统。该系统性能稳定、功能多样,可以实现空间显微分辨和光谱探测功能的有机结合,具有白光照明成像、激光激发荧光成像、显微光谱成像、荧光光谱探测和应力调控等功能。实验结果表明,该系统的光学分辨率385nm,光谱分辨率小于1nm,可以完成量子点和单层二维材料的荧光光谱探测、白光照明成像和显微光谱成像等。依托该系统设计开展的实验内容充足、层次分明,可满足不同学生的学习需求,为目前国内荧光光谱相关的物理实验教学提供思路。     

显微荧光成像光谱技术在录井中的应用

利用显微成像光谱仪对岩芯样品进行荧光显微成像,所得信息构成光谱成像立方体,从而同时采集到含油岩芯样品表面组构的空间信息和所含烃类的荧光光谱信息,克服了目前通用的显微荧光技术的某些局限性,得到一定波长范围内岩芯表面荧光各波长的单色图像,利用相应的软件做进一步的数据处理,得到发光波长、发光强度及发光部位等多维信息,从而可以更直观、科学地揭示岩石中的石油烃类分布含量及岩石结构和构造等,对石油录井及油气水层的判别和评价具有重要的实用价值。     

计算光谱成像技术的成像质量评价

计算光谱成像是一种新型的光谱成像技术,具有高通量、快照式成像等优点,但关于其成像质量评价的研究还很少。工作中探索了一种计算光谱成像系统成像质量的定量评价方法。该方法利用ISO 12233靶标作为目标源,进行成像、图谱信息重构,并通过测量重构图的调制传递函数(MTF)作为计算光谱成像系统的成像质量评价标准。结果表明,对于单帧采样,随着混叠谱段数的增加,重构图MTF迅速下降,当混叠波段的数目达到9个时,重构图MTF与目标场景图像相比已下降50%。该研究有助于理解计算光谱成像技术的优缺点,合理安排混叠谱段的数量,以精确地复原目标信息。     

含油岩心显微荧光成像光谱研究

发展了一种显微荧光光谱成像技术,并将其应用于天然岩心进行显微荧光成像光谱研究。利用这种技术同时采集含油岩心表面的荧光光谱信息和空间信息．并对获得的光谱图像给予光谱学和地质学解释。结果表明,不但能显示岩心形貌和组分的大致趋势,而且能揭示其精细细节．为石油地质研究提供了一种新方法,为今后的石油勘探开发工作提供了一种先进的指导手段。     

荧光光谱成像在生物芯片蛋白量化分析中的应用研究

采用荧光光谱成像并结合椭圆偏振技术研究了３-氨基３-乙氧基硅烷(APTES)修饰及其与戊二醛(APTES-Glu)共同修饰的两种不同表面上固定的羊抗人抗体活性和数量及其荧光免疫结合。研究结果表明：应用荧光光谱成像在APTES-Glu表面上检测到的FITC标记人血清蛋白分子的数量为APTES表面结合的2.8倍,而应用椭圆偏振技术在前者表面上检测到的FITC标记人血清蛋白分子的数量为后者表面上的2.2倍。这个结果说明：在荧光免疫检测中,荧光光谱成像完全可用于分析不同表面固定蛋白的免疫活性和半定量的检测。     

航天诱变育种板蓝根的X射线荧光光谱的测定分析

采用X射线荧光光谱法(XRF)对航天诱变育种第4代板蓝根和地面组板蓝根的元素种类和含量进行测定和对比分析。结果表明两组样品的元素种类基本相同,太空组中Ca和S含量分别提高了1.16倍和3.22倍,而太空组中Fe、Si、Cr、Al、Mn元素比地面组分别减少了74.2%、87.5%、82.4%、95.0%、70.6%。航天诱变育种可以增加板蓝根的多态性,能够从中选育出品质特异的新品种。XRF测定中药材元素具有制样简单、测定快捷、测定元素种类多、元素含量范围广的特点,适于从整体上对中药材的元素进行测定和分析。     

胶体金纳米颗粒的荧光光谱特性

研究了胶体金纳米颗粒的荧光激发光谱和荧光发射光谱特性.增大激发光的波长,发射峰相应红移并在629nm达到最强,对应的灵敏激发波长为473nm.增加金纳米颗粒粒径,观察到发射谱的峰值先增大然后减小.发射峰产生的原因在于电子与带间空穴的复合导致非线性共振光散射.发射峰强度和金颗粒粒径的关系可以用表面等离子体震荡引起的局域场增强来解释,数值计算结果和实验结果能较好的吻合.     

板蓝根颗粒的红外光谱无损快速鉴别及可视化表达

用傅里叶变换红外光谱对传统中成药板蓝根颗粒进行了研究。对同一厂家不同批次和不同厂家的板蓝根颗粒主要成分板蓝根和大青叶的红外光谱图及二阶导数谱图进行了比较分析,并将谱图进行可视化表达。结果显示,傅里叶变换红外光谱法结合二阶导数谱和谱图的可视化,能够有效地提取配方颗粒的特征指纹谱图,直观地反映出不同生产厂家产品质量的差别及同一生产厂家不同批号产品之间谱图的可重现性,从而实现中成药的无损快速鉴别,为中成药质量检测及监控提供一种方便、有效和直观的方法。     

小鼠卵母细胞质量的光谱研究

卵母细胞质量是影响哺乳动物体外受精能力、胚胎体外发育潜能以及妊娠成功与否的关键因素,显著影响着人类的辅助生殖、动物的育种、品种改良及保存濒危物种等工作,对其质量的研究具有重要的应用价值。目前常规的质量评估手段主要从形态学角度、从生化分析角度展开。但传统的基于卵母细胞形态甄选评估其发育质量的方法,其结果的可靠性较强地依赖于技术人员的经验,具有主观性较强的特点;新型的基于生物学技术检测生化指标的方法虽能弥补基于形态检测方法的不足但仍存在侵入式研究、生物操作步骤繁琐复杂、实验耗时长,影响卵母细胞后续发育的缺点。众所周知,生物组织异变往往伴随着内部生化组分的改变,而生化组分的改变往往表现出光谱的差异。鉴于此,利用紫外-可见分光光度计和自改建多光谱成像系统研究卵母细胞的光谱,并分析了未成熟与成熟卵母细胞、新鲜成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱差别。研究发现,(1)与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱(190～1 100 nm)相比,未成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱均出现数个峰位的增减变化。未成熟卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比,缺失了205和579 nm两个峰位以及894～941 nm的...     

荧光光谱成像技术结合主成分分析与Fisher判别快速鉴别肉苁蓉

为探究一种快速、可靠的肉苁蓉属中药材检测方法,实验采用荧光光谱成像技术结合模式识别方法对肉苁蓉属三种中药材：荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉和沙苁蓉进行鉴别研究。实验中发现肉苁蓉样品存在较显著的荧光特性,采集来自不同产地、不同批次以及不同超市购买的三种肉苁蓉属药材的40个样品的荧光光谱图像,对图像进行去噪、二值化处理后,根据光谱立方体绘制每个样本的光谱曲线,将所得450～680 nm波段范围内的光谱数据作为鉴别分析的研究对象,应用主成分分析法(PCA)对三种肉苁蓉的光谱数据进行降维处理,再结合Fisher判别方法对三种肉苁蓉进行鉴别。分别比较多元散射校正(MSC)、标准正态变量校正变换(SNV)以及一阶微分(FD)三种数据预处理方法对鉴别模型的影响,并根据主成分的累积贡献率和主成分因子数对判别模型效果的影响对主成分因子数进行优化。分析结果表明：一阶微分预处理后提取前四个主成分进行Fisher判别的鉴别效果最佳,PCA结合Fisher判别建立肉苁蓉属三种药材的判别模型原始判别的准确率达到100%,交叉验证的准确率达到95%。由此可见,利用荧光光谱成像技术结合主成分分析及Fisher判别对肉苁蓉属三种药材的鉴别分析是可行的,而且具有操作简便、快速、可靠等优点。     

荧光光谱-人工神经网络法同时测定注射液中色氨酸和酪氨酸

本文用人工神经网络法中的误差反传学习算法对色氨酸、酪氨酸混合体系的荧光光谱进行解析,提出了同时测定这两种氨基酸的计算分析方法。以pH=7.15的KH_2PO_4-K_2HPO_4的缓冲溶液为介质,用224nm为激发波长,在290～400nm的范围内,以14个特征波长处的荧光强度值作为网络特征参数,进行网络训练。网络训练了12次即达到误差精度要求(误差平方和小于0.1)。以同样方法对复合氨基酸注射液进行测定,通过训练好的网络进行色氨酸、酪氨酸含量的计算,相对误差分别为4.0％和2.6％。实验表明,该方法与现有的算法相比具有训练速度快、预测结果准确度高等特点。该方法与荧光法结合有望成为多组分分析的有效方法之一。     

番茄红素可见吸收光谱和荧光光谱的测量与分析

采用ICCD光谱探测系统对不同浓度番茄红素的二硫化碳溶液吸收谱的相对吸收强度进行了测量,结果显示在一定浓度范围内,番茄红素稀溶液的吸收规律满足朗伯-比尔定律;分别用丙酮、正己烷、石油醚、苯、乙酸乙酯和二硫化碳作为溶剂对番茄红素可见吸收光谱进行了测量,对结果进行分析后发现苯、乙酸乙酯和二硫化碳的番茄红素溶液的特征吸收峰的波长位置与以丙酮作为溶剂相比有不同程度的红移效应;番茄红素-丙酮溶液中加入水后溶液颜色随着加水量的增加逐渐变浅,溶液吸光度降低,当丙酮与水的体积比为4∶1时吸收光谱在紫外出现一新的吸收峰。产生这些现象的原因是番茄红素溶于不同溶剂时,溶剂分子对番茄红素分子作用不同。用荧光光度计采集不同浓度的番茄红素丙酮溶液的荧光光谱,结果表明番茄红素溶液的荧光光谱主要集中在500～680 nm波段,浓度低于50 μg·mL^-1时,番茄红素的荧光强度随着浓度的增加而呈线性增加。当浓度高于60 μg·mL^-1时,荧光强度因为番茄红素分子间的相互作用而下降。     

使用点弥散函数模型法校正扩散频谱影像內磁化率差异引致影像扭曲的效力评估(英文)

平面回波影像(EPI)常常在额叶、颞叶或脑干处出现严重的影像扭曲.目前已有数种方法可校正这种由磁化率差异造成的影像扭曲,该文提出一种简单有效的方法叫点弥散函数模型法.由纤维追踪的角度来探讨影像扭曲校正的有效性.评估的方法是将点弥散函数模型法应用于扩散频谱影像,并比较由扭曲影像与校正影像所得之扣带回纤维数目的多寡.定义了一个指标用来量化影像扭曲校正的有效性:r=( Nc-Nd)/( Nc+Nd),此值越大代表校正影像的纤维追踪结果越好.对于左扣带回与右扣带回,其r值分别为0 .424±0 .452(平均±标准差)及0 .343±0 .452 ,且在统计上皆显著大于零.结果显示,就左右扣带回而言,校正后的影像其纤维追踪的结果较扭曲影像更佳.因此,将点弥散函数模型法应用于校正扩散频谱影像的扭曲可增进左右扣带回的纤维追踪的结果.     

基于荧光光谱分析的农药残留检测研究进展

在农业生产中施用农药可提高农产品的产量,然而农药的过量使用也威胁着我国农产品的质量安全,因此对农产品的农药残留进行快速有效的检测成为农业生产大环境下的迫切要求.荧光光谱分析技术具有突出的高灵敏度以及有利的时间标度,对多组分农药残留检测具有良好的分辨能力,与气相色谱法、液相色谱法、气-质联用法等农药残留检测方法相比具备前...     

荧光光谱法在水质监测中的应用

用荧光光谱法进行水质分析,比较了普通自来水、城市污水及纯水在紫外光激励下产生的荧光光谱特性并进行分析.在同一紫外光激励下,普通自来水和纯水所产生的荧光光谱无明显差异,而城市污水与纯水比较所产生的荧光光谱有明显差异;以不同波长的紫外光激励,城市污水以及纯水水样的荧光光谱除相对强度有所变化外,线形、峰值波长基本不变,符合荧...     

基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别

甜瓜的品种多样,富含多种营养成分,甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害,研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种,以甜瓜品种“一特白”、“一特金”、“京蜜7号”、“京蜜11号”、“伊丽莎白”为研究对象。构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统,包括激发光源单元、光谱数据采集单元和数据处理单元,使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative, FD),Savitzky-Golay(SG) 平滑,FD结合SG平滑预处理。采用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法降低光谱数据的维数,提取主成分。使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集,并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果,结果显示,使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果,Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。研究结果表明,采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。