1 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西, 西安 710069
2 中国人民解放军空军军医大学西京医院骨科, 陕西 西安 710032
空间偏移拉曼光谱(SORS)能够准确、 快速、 无损检测多层混浊介质样品深层生化构成信息。 该研究通过搭建集成化逆向SORS光谱分析装置, 在实现逆向SORS和背散射式拉曼光谱两种不同的光谱检测模式的基础上, 检测与分析了不同空间偏移量(Δs)条件下双/三层组织模型内的深层拉曼光谱信息, 并根据几何光学理论和投影测量原理, 量化标定了Δs与锥透镜空间位置之间的关系, 这为精确控制光谱检测条件提供了保障。 为了验证该装置的检测能力, 采用由羊肩胛骨/对乙酰氨基酚组成的双层模型和猪皮/硅橡胶/对乙酰氨基酚组成的三层模型, 获得不同Δs条件下包含样品表层和深层信息的混合光谱。 并进一步对该混合光谱进行面积归一化处理, 观察到随着Δs的增大样品表层的拉曼贡献逐渐减小, 而第二层以及第三层的拉曼贡献逐渐增大的现象。 在此基础上, 通过选择模型中每层物质的拉曼特征峰计算其相对拉曼强度, 分析研究了相对拉曼强度、 空间偏移量与样品厚度三者之间关系, 即当Δs增大时相对拉曼强度比值随之增加, 这清晰地表明深层物质的拉曼强度增加。 然而, 在同一Δs条件下, 相对拉曼强度随着表层物质厚度的增大而减小。 以上实验结果表明, 我们搭建的集成化逆向SORS光谱分析装置可从深度达8 mm的生物模型下获取光谱信息, 并证明了该装置在经皮无损探测方面的应用价值。
空间偏移拉曼光谱 逆向空间偏移拉曼光谱 多层组织模型 深层光谱分析 Spatially offset Raman spectroscopy Inverse SORS Multi-layered samples Deep surface spectral analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3456
1 第四军医大学西京骨科医院, 陕西 西安 710032
2 第四军医大学军事预防医学系劳动与环境卫生学教研室, 陕西 西安 710032
本研究构建急性大鼠脊髓夹伤模型, 并将大鼠随机分为单纯脊髓损伤对照组及脊髓损伤联合弱激光照射组。照射组应用810 nm波长, 150 mW照射功率, 照射光斑0.3 cm2的弱激光对脊髓损伤区进行经皮照射, 连续照射3天, 7天或14天。应用免疫荧光、免疫印迹实验方法, 测定脊髓损伤区巨噬细胞及小胶质细胞的极化表达。应用酶联免疫吸附法测定脊髓损伤区白细胞介素4的表达情况。应用坚牢蓝髓鞘染色测定两组损伤脊髓中髓鞘保留的差异。采用BBB评分对两组大鼠后肢运动功能的恢复进行评估。结果表明, 810 nm弱激光对脊髓损伤区连续照射3天, 7天后, 可显著减少M1型巨噬细胞及其标志物诱导型一氧化氮合酶的表达, 在7天时间增加M2型巨噬细胞及其标志物精氨酸酶1的表达。弱激光照射组白细胞介素4的表达明显增加。损伤后14天, 弱激光照射组脊髓损伤区髓鞘保留面积比值明显提高。损伤后7天及14天时, 弱激光照射组大鼠的BBB评分明显升高。该实验结果表明, 810 nm弱激光经皮照射, 可增加大鼠急性脊髓损伤区M2型巨噬细胞及小胶质细胞的表达, 并减少脊髓损伤后的髓鞘脱失, 促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复。
医用光学 弱激光治疗 脊髓损伤 巨噬细胞极化 medical optics low level laser therapy spinal cord injury macrophage polarization
1 西北大学 a.物理学院
2 b.光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
3 西北大学 b.光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
4 西安交通大学第二附属医院, 陕西 西安710004
5 中国人民解放军第四军医大学西京医院骨科, 陕西 西安 710032
显微共聚焦拉曼光谱成像技术(Confocal Raman Microspectroscopy Imaging, CRMI)能够对样品微区进行精确无损的拉曼光谱分析和光谱图像扫描, 提供生物样品的无损高分辨光学信息。本项研究工作, 利用CRMI技术实验获取了正常人体离体皮肤组织的拉曼光谱特征, 并结合典型特征峰的扫描图像, 探讨了脂类、蛋白质等成分在皮肤真皮层的分布特点。实验发现皮肤组织真皮层内胶原蛋白的拉曼特征峰1 248 cm-1强度及其空间分布尤为突出, 这一实验结果与组织学中胶原纤维占真皮结缔组织95%的事实相符。实验结果显示, CRMI技术能够全面诠释生物组织内部生化组成与分布信息, 在实验描述皮肤组织病理变化的分子生物学机制方面具有广阔的应用前景。
共聚焦拉曼光谱成像技术 皮肤组织 拉曼光谱 拉曼图像 confocal raman microspectroscopy imaging skin tissue Raman spectrum Raman image.
1 第四军医大学西京骨科医院, 陕西 西安 710032
2 西安交通大学生命科学与技术学院, 陕西 西安 710032
应用Allen造模法制备大鼠急性脊髓损伤(SCI)模型，研究弱激光照射对损伤脊髓组织内肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和白介素-10(IL-10)表达的影响。68只SD大鼠随机分为正常组、SCI组和照射组，照射组应用810 nm弱激光经皮照射相应的脊髓损伤节段。分别于术后1 d、3 d和7 d进行BBB评分；1 h、3 h、6 h、12 h、1 d、3 d、5 d和7 d取材，酶联免疫吸附检测(ELISA)法检测受损脊髓组织内TNF-α、IL-6和IL-10的表达情况。实验发现，照射后7 d照射组大鼠BBB评分高于SCI组，且有统计学意义（P<0.05）；与SCI组相比，照射组受损脊髓组织内TNF-α和IL-6的表达量均降低，且在术后6 h、12 h、1 d（TNF-α）和6 h、12 h、5 d（IL-6）差异有统计学意义（P<0.05）；IL-10的表达量在各个时间点均增高，且在术后1 d、3 d、5 d和7 d差异有统计学意义（P<0.05）。结果表明弱激光照射能明显抑制脊髓损伤早期前炎症因子TNF-α和IL-6的表达，促进抑炎因子IL-10的表达，促进损伤后期大鼠运动功能的恢复。
医用光学 弱激光照射 脊髓损伤 肿瘤坏死因子α 白介素-6 白介素-10
1 第四军医大学西京骨科医院, 陕西 西安 710032
2 西安交通大学生命科学与技术学院, 陕西 西安 710049
弱激光在周围神经损伤治疗中取得了理想效果, 但在脊髓损伤修复方面的研究很少。本实验应用Allen’s造模法构建大鼠急性脊髓损伤模型, 通过测量穿透功率及组织温度变化筛选出用于脊髓损伤治疗的弱激光照射参数, 照射组按照筛选出的参数连续治疗14 d, 于术后1、3、7、14、21 d应用BBB评分法评价大鼠后肢运动功能的恢复情况, 苏木精-伊红染色(HE染色)观察脊髓病理变化并测量空洞面积。结果显示应用筛选出的照射参数(810 nm、光斑面积0.2 cm2、500 mW/cm2、510 J/cm2)连续照射14 d, 术后21 d照射组的运动功能评分显著高于未照射组(P<0.05), 术后7、14、21d照射组脊髓空洞面积显著小于未照射组(P<0.05)。结果表明810 nm、光斑面积0.2 cm2、500 mW/cm2、510 J/cm2的弱激光照射能促进急性脊髓损伤大鼠后期运动功能的恢复。
脊髓损伤 弱激光疗法 医用光学 BBB评分 medical optics spinal cord injury low-level laser therapy BBB scales
