对流体中的微纳米材料、细胞、生物分子等进行高精度、高灵活性、无损伤操控的技术在生物医学、生物化学、纳米科学等领域的发展中有着重要的作用。作为捕获和操控的核心技术, 光镊的发展和应用也越来越广泛。本文系统地描述了各类光镊的工作原理和独特功能, 阐述了不同光镊技术在生物学上的应用, 讨论了它们在生命科学的发展前景。

反射光谱是一种非侵入式的光学技术, 可提高癌症实时反馈和诊断效率。本文综述了基于反射光谱技术在人体皮肤、口腔、肺、鼻咽等组织疾病的研究概况, 包括离体组织和活体组织反射光谱的检测, 展望了发展前景。

为避免复杂的样品的制备及提取过程, 最大限度避免精油活性成分变化, 常温下, 用拉曼光谱原位分析毛姜花油细胞中精油。样品切片后置于共聚焦显微拉曼光谱仪下, 用10倍物镜可观察到油细胞。油细胞精油的拉曼光谱与1, 8-桉油精拉曼光谱非常相似。以毛姜花油细胞/1, 8-桉油精的拉曼峰为序, 较强峰出现在2 928/2 921、647/652 cm-1, 次强峰出现在540/545、808/813、915/920、926/930、1 012/1 016、1 075/1 080、1 270/1 273、1 427/1 432 cm-1。在油细胞中出现的强峰、次强峰与1, 8-桉油精的拉曼峰一致, 说明毛姜花油细胞中油的主要成分为1, 8-桉油精。毛姜花油细胞的25条拉曼峰都与1, 8-桉油精的拉曼峰有很好的对应关系。

环形光瞳滤波常被用于径向偏振光聚焦系统, 以实现焦斑压缩, 进而提高共焦显微的横向分辨率。但是在对不同孔径的光瞳进行分析时缺乏比较的标准, 无法进行定量的对比。本文对三种不同的光瞳孔径变化方式进行了定量对比研究, 它们分别是: 固定环角宽度, 增大环孔径; 固定环有效入射面积, 增大环孔径; 固定环形瞳外半径, 改变遮光比。结果表明, 不同模式下, 焦平面处纵、横向场分布变化方式明显不同, 只有当三者均为大孔径(大于1.1 rad)的窄光环时才基本等同。另外随着孔径的增大, 纵、横向场之比也随之增大, 说明孔径的增大可以抑制旁瓣光场。三种孔径增大方式均表明当窄环孔径角增大到1.26 rad时焦斑压缩将到达极限值0.4 λ, 与同数值孔径标量实心光束相比, 窄环对焦斑压缩了1.6倍。

激光共聚焦同步双扫描(simultaneous, SIM)技术在常规扫描单元的基础上, 引入一个同步扫描单元(SIM scanner), 该技术独立控制了两个激光束, 一个用于激光光刺激, 另一个用于同步成像。本实验中, 采用激光共聚焦同步双扫描系统的405 nm和488 nm激光分别对细胞的特定部位进行刺激和同步成像, 实时检测了LC3复合物的形成, 记录并分析了乙酰化前后LC3的光动力学变化过程, 证实了LC3的脱乙酰化修饰是自噬性降解所必须的, 本实验体系为激光共聚焦双扫描技术的推广提供了一个很好的平台。SIM技术的应用, 解决了刺激过程无法成像的问题, 为漂白后荧光恢复(fluorescence recovery after photobleaching, FRAP)、漂白后荧光损失(fluorescence loss in photobleaching, FLIP)和光诱导激活等研究提供了最佳的解决方案, 可作为光刺激的一种实验模式在很多实验设计中进行延伸应用。

为比较不同方法拟合辐照剂量分布的相关度, 本文基于空气比释动能计算公式和γ射线指数减弱规律两种方法分别拟合辐照室地面的剂量率分布; 计算结果表明, 两种方法都能较好反映测量区域的辐射剂量场分布, 基于空气比释动能计算公式的拟合结果相关度要稍高于指数减弱规律的拟合结果。

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点, 克服了光散射限制, 实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像, 提供了活体生物组织结构和功能信息, 已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而, 很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱, 在活体环境中难以被光声成像系统所识别, 从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围, 可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究, 将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥, 可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长, 可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像, 实现对不同靶标的目标分子探测。

叶绿素含量是评价水稻光合效率的重要指标, 实时无损监测叶绿素含量对水稻生长诊断具有重要意义。以水稻P88S(绿叶)和黄1S(黄叶)为试验材料, 分析高光谱指数与水稻叶绿素含量的关系, 并构建冠层反射光谱与水稻叶绿素含量监测模型。研究结果表明: 水稻不同叶色的冠层光谱反射率随着植株生长而不断变化, 在绿叶材料P88S的502-711 nm和黄叶材料黄1S的487-716 nm可见光波长范围内, 叶绿素含量与一阶微分光谱的相关系数呈极显著正相关。以P88S RVI(363, 675)和黄1S DVI′(639, 680)作为光谱参数, 与叶绿素含量建立估算模型拟合效果最佳, 说明利用高光谱技术结合一阶微分光谱的方法可以监测水稻叶绿素含量。

采用超声薄膜水化法制备包裹大豆异黄酮主要功能成分染料木黄酮(Ge)的甘露糖修饰聚乙二醇化纳米脂质体(man-PEG@LP/Ge)。伴刀豆球蛋白A(ConA)凝集实验证实甘露糖能够成功修饰在纳米脂质体表面。man-PEG@LP/Ge呈规则的球形, 大小分布均一, 颗粒分散性好。其粒径为(270±15) nm, Zeta电位为+7.5 mV。由于聚乙二醇(PEG)长链的空间位阻效应和颗粒所带正电荷的排斥作用实现了较强的结构刚性和较好的稳定性。流式细胞术的结果表明: man-PEG@LP/Ge能够特异性的识别甘露糖受体高表达的人肝癌Huh-7细胞。细胞毒理实验证明: 药物载体man-PEG@LP本身没有毒副作用, 生物相容性较好。细胞水平和动物水平的肿瘤杀伤实验结果表明: 运载药物之后的man-PEG@LP/Ge在甘露糖介导的“主动靶向”作用下高效而特异性的进入肿瘤细胞, 对肿瘤组织进行了有效地杀伤。

为明确我国马铃薯 Y 病毒(Potato virus Y, PVY)株系组成及其在不同寄主上的分布特征, 文章对31条PVY中国分离物的基因组编码区进行了系统发育及重组分析。系统发育分析结果显示, 最大似然法(maximum likelihood, ML)和邻接法(neighbor-joining, NJ)重建的系统发育拓扑结构基本一致, GF_YL20、FZ10、DF、SD1、1116和9703-3等6个分离物均未与已知株系相聚, 其他株系来源相同的分离物以较高的自展值相聚成簇, 显示出较强的株系特异性。重组分析显示, 31个PVY分离物中, 共有28个PVY分离物均检测到具有显著的重组信号, 这些分离物主要包括PVYN-Wi、PVYNTN和PVYNTN-NW三种株系。进一步分析显示, 分离物1104、DF、SD1、1116和9703-3为未报道过的PVY新重组分离物。株系统计结果显示PVY重组株系已上升为优势株系, 生产上需要密切注意这些株系, 尤其新重组分离物的发展动态。以上结果表明, 综合应用PVY全基因组序列的系统发育和重组分析, 可以实现PVY株系的准确鉴定。

以BALB/c小鼠为模型, 探讨H7N9流感病毒灭活疫苗免疫小鼠后所诱导的长效体液免疫应答的动态变化。不同剂量的流感H7N9全病毒灭活疫苗单独或辅以MF59佐剂肌肉注射免疫小鼠一次。连续采集免疫后小鼠15个月的血清, 用ELISA方法检测特异性IgG抗体水平, 血凝抑制(hemagglutination inhibition, HI)试验和微量中和(microneutralization, MN)试验检测第15个月时的HI抗体和中和抗体效价。实验结果发现, 小鼠血清中的特异性IgG抗体水平随时间变化持续缓慢上升, 第5个月时达到顶峰, 随后略有下降但一直持续平稳状态; IgG抗体滴度与疫苗剂量成正相关, 且添加佐剂能提高抗体滴度。HI及MN抗体检测表明, 免疫后第15个月产生的抗体能有效中和病毒, 且抗体跟疫苗剂量成正比。以上研究表明, H7N9流感病毒灭活疫苗免疫小鼠一次诱导产生的特异性抗体能在较长期内保持比较平稳的抗体滴度, 为小鼠提供免疫保护; 增加抗原剂量和添加MF59佐剂能增加疫苗特异性抗体水平。该研究为H7N9流感疫苗产生的长期保护效应提供了一定的数据积累和参考。

目的: 探讨烧伤膏对烫伤小鼠皮肤创面修复的可能作用机制。方法: 将50只小鼠随机分为5组: 正常组、模型组, 烧伤膏高、中、低剂量组。除正常组和模型组外, 烧伤膏实验组小鼠每天外涂烧伤膏治疗, 连用15天。治疗结束后, 采用Masson染色技术检测各组小鼠皮肤厚度及细胞病理形态; 采用生化法检测皮肤中羟脯氨酸(Hyp)含量; 采用ELISA技术检测皮肤中的TNF-α, IL-1β、Collagen I、EGF和TGF-β1的含量。结果: 与正常组相比, 模型组小鼠皮肤烫伤创面可见表皮细胞脱落, 结构模糊, 细胞变性坏死, 表皮和真皮厚度明显减少, 胶原纤维变薄, 排列紊乱无序, 呈断裂状; 烧伤后创面局部组织中Hyp、TNF-α、IL-1β的含量显著升高(P<0.01, P<0.01, P<0.01), 而EGF、TGF-β1和Collagen I含量均明显减少(P<0.01, P<0.01, P<0.01), 而应用烧伤膏治疗15天后, 上述各项实验指标明显得到改善。结论: 烧伤膏抑制创面早期感染, 减少胶原蛋白的分解和促进后期创面修复的作用可能与抑制炎性细胞因子和增加皮肤相关生长因子表达的作用机制有关。

探讨白介素17A基因多态性与胃癌预后的关系。129例研究对象纳入生存分析, 分成死亡和存活两组, 用基因测序的方法检测血液样本IL-17A基因SNP位点rs3748067、rs17880588基因型分布。rs3748067位点有3种基因型T/T、C/T、C/C, rs17880588位点有2种基因型A/G、G/G。比较存活组和死亡组之间的基因型分布频率和单点等位基因分布频率, 发现rs3748067的基因型C/T在死亡组的分布频率较存活组高, 基因型T/T和C/C在死亡组的分布频率低于存活组, 两组之间分布频率差异有统计学意义(P<005)。杂合型C/T基因型在存活组分布低于死亡组(OR=2051, CI=0016～1420), 该位点基因型杂合可能为胃癌预后的一种危险因素。rs17880588的两种基因型A/G、G/G在存活组和死亡组的分布频率差异无统计学意义(P>005)。结论: IL-17A基因rs3748067位点SNP与胃癌预后可能有相关性。

为筛选生物钟核心基因per1表达定量中的相对稳定性最好的内参基因, 本研究取翘嘴鳜成鱼心脏、肝脏、肾脏、脑、红肌、白肌、肠、眼和脾等九个组织为研究对象, 选取GAPDH、18S rRNA、β-actin、rps29、RPL13a、B2M和EF1a为内参基因, 采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对per1基因mRNA表达水平进行检测分析。研究结果表明18S rRNA和GAPDH的平均稳定值M最低, 相对表达量最稳定。以18S rRNA和GAPDH为内参基因时分析发现per1基因表达量在肝脏中最高。本研究为在鱼类per1 mRNA表达检测过程中选用稳定的内参基因提供了实验和理论参考。