随着光学技术的发展, 表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种新兴的技术被逐渐应用于生物医学领域。SERS波谱作为一种振动波谱, 能够反应被测物质的内部信息, 具有指纹识别特征; 具备高灵敏度、高效能的特点, 且能实现复合样本的同时测定; 带标记的SERS技术能进一步提高SERS检测的特异性。目前SERS技术已被广泛用于体内外DNA、蛋白分子的检测, 为生物分子的分析检测提供了一种崭新、高效的手段。

光学相干层析成像(optical coherence tomography, OCT)技术是继X射线成像、核磁共振成像、超声成像等之后的一种新型的成像技术, 其可光纤化的特点使得它易于医用电子内窥镜相结合。OCT内窥镜技术可实现对人体内部器官的高速率、高分辨率、无损伤、实时成像。主要介绍了OCT技术的种类、基本原理以及包括探测深度和纵向分辨率等的参数; 简述了OCT内窥镜的发展历史以及最新成果, 重点分析了光源对OCT内窥镜的影响。总结了OCT内窥镜的主要应用。

新型功能性纳米材料在设计和制备技术方面的进步为纳米医学的发展提供了很大的机遇。在过去十年中, 介孔碳纳米材料在制备和应用方面获得了巨大的进步。作为一种新型无机材料体系, 介孔碳纳米材料结合了介孔的结构以及碳质组成的特点, 显示出不同于传统介孔二氧化硅以及其它一些碳基材料体系(碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)的优越特性。介孔碳纳米材料在药物的吸附与控释、光热治疗、协同治疗、肿瘤细胞的荧光标记、催化、生物传感、生物大分子的分离等诸多领域表现出其他多孔材料难以达到的优越性和应用潜力。本文对介孔碳纳米材料的制备和修饰技术进行介绍, 重点关注介孔碳纳米颗粒在药物负载和光热控释方面的应用, 最后对介孔碳纳米材料在生物医学领域的应用前景和所面临的关键问题进行讨论。

甘氨酸-络氨酸-苯丙氨酸(glycine-tyrosine-phenylalanine, GYF)结构域是一种小型的、能识别富脯氨酸序列(proline rich sequences, PRS)的保守、多功能接合结构域, GYF结构域蛋白在蛋白蛋白相互作用、翻译起始、mRNA剪接、监管与翻译抑制、泛素连接、信号转导、免疫蛋白酶调控等方面起重要作用。本文从结构域特性、与靶蛋白的相互作用及其功能等方面综述GYF结构域蛋白的研究进展。

报道了一种利用直线电机连续-步进的扫描方式进行光声显微成像的系统, 该系统在运动时走弓字型路线, 其中直线电机在X轴方向上连续运动, 在Y轴方向上以步进的方式运动, 采集卡只在X轴电机运动的过程中连续采集。该成像系统较之前振镜扫描的方式扫描的范围更大, 可达到厘米尺度范围内的生物组织光声成像; 较之前的步进电机逐点扫描的方式扫描速度明显提高。同时本文采用电机带动光和超声换能器一同扫描的方式, 较光和超声换能器不动电机带动样品扫描的方式更灵活。另外利用包埋碳丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明, 这种快速光声显微成像方法及其系统可以实现在体组织的高分辨率成像, 有望成为一种无创、实时的光声显微镜应用于生物医学当中。

太赫兹时域光谱技术是一种新兴的无损探测技术。利用太赫兹波的低能性以及大部分生物分子的振动跃迁和旋转在该频段表现出的强色散和吸收作用等特点, 可以对生物分子及生命体的活动进行无损探测和研究。本文分别采用透射式和反射式太赫兹时域光谱系统, 对不同质量比的褪黑素压片进行测试, 分析它在太赫兹波段的光学性质, 发现它在0.29、0.50、0.70、0.91、1.20、2.17和2.55 THz处存在特征吸收峰; 频域谱的强度随样品浓度的变化呈线性关系。利用Gaussian 09及Gaussian VIEW软件进行模拟分析, 得到褪黑素在0.46、0.91、1.15、2.01、2.23和2.61 THz处存在特征吸收峰, 为实验结果提供了有力地支持。这些工作为褪黑素等生化样品的检测和鉴定提供了依据和参考。

光声成像技术是近年来发展的一种新型的无损医学成像技术, 它是以脉冲激光作为激发源, 以检测的声信号为信息载体, 通过相应的图像重建算法重建组织内部结构和功能信息的成像方法。该方法结合了光学成像和声学成像的特点, 可提供深层组织高分辨率和高对比度的组织层析图像, 在生物医学临床诊断以及在体成像领域具有广泛的应用前景。目前光声成像的扫描方式主要有基于步进电机扫描方式和基于振镜的扫描方式, 本文针对目前步进电机扫描速度慢 (10 mm×10 mm; 0.001 帧/s), 振镜扫描范围小(<1 mm2)的不足, 发展了基于直线电机扫描的大视场快速光声显微成像系统。同一条扫描线过程中直线电机速度最高可达200 mm/s。 该技术采用逐线采集光声信号的方式, 比逐点采集光声信号的步进电机快800倍。该系统对10 mm×10 mm 全场扫描的扫描速度为0.8 帧/s。最大可扫描视场范围可以达到50 mm×50 mm。大视场快速光声显微成像系统的发展将为生物医学提供新的成像工具。

目的: 为研究顺铂治疗食管鳞癌细胞的靶向作用。方法: 本研究使用流式细胞技术双变量分析检测顺铂对食管癌细胞周期进程和癌细胞周期的连接蛋白43(connexin 43, Cx43)表达的影响。结果: 顺铂对食管鳞癌细胞周期的影响主要作用于S期的DNA复制, 细胞阻滞于S期, G2/M期减少。顺铂诱导食管鳞癌细胞周期S和G2/M期的Cx43表达的大幅度改变。低浓度顺铂(由0~2 μmol/L), Cx43表达增强; 顺铂渐高浓度(2~12 μmol/L), 细胞Cx43表达由强逐渐变弱, 特别是G2/M期细胞的Cx43表达活跃, 易受顺铂影响。结论: 我们的研究表明以顺铂处理食管鳞癌细胞,癌细胞周期的S期和G2/M期的Cx43表达与S期的DNA复制一样可作为的潜在治疗靶标。顺铂靶向作用细胞周期S和/或G2/M期细胞的特性可能减少或避免对非分裂细胞的影响。

分析和比对钙结合蛋白CIB1在人类、大鼠、小鼠中氨基酸序列差异, 并研究CIB1蛋白在293T细胞中的表达及亚细胞定位情况。通过Western Blot分析发现293T细胞本身几乎检测不到CIB1的表达。进一步采用CIB1外源性质粒转染, 通过免疫荧光分析实验, 在激光共聚焦显微镜下观察转染后不同时间293T细胞中CIB1的表达情况及亚细胞定位变化。实验结果表明, 随着转染时间的增加, CIB1在293T细胞中的表达有逐渐增强的趋势, 并且发生从细胞核向细胞质的转位现象。该实验结果对了解CIB1亚细胞定位变化及功能研究具有重要参考价值。

目的: 探讨T淋巴细胞酶联斑点实验(T-SPOT)、结核菌素皮肤试验(tuberculin test, TST)以及结核抗体(tuberculosis antibody)在矽肺合并肺结核(pulmonary silicosis complicated with tuberculosis)诊断中的应用价值。方法: 收集2015年8月7日至2016年5月20日确诊为矽肺结核感染患者41例、非矽肺结核患者90例、健康体检学生对照组40例, 对三组人群经以上免疫学方法检测的结果进行统计分析。结果: 1)矽肺结核、非矽肺结核及健康人群中T-SPOT阳性率分别为73.17%、93.33%、15%, 三者两两比较差异有统计学意义; 矽肺结核、非矽肺结核及健康人群中TST阳性率分别为58.54%、88.89%、32.5%, 非矽肺结核患者与健康人群及矽肺结核患者之间, 差异均有统计学意义, 但矽肺结核患者与健康人群之间, 差异无统计学意义; 矽肺结核、非矽肺结核及健康人群中结核抗体阳性率分别为36.58%、42.22%、52.5%, 三者两两比较差异均无统计学意义。2)三种检测方法在矽肺结核患者中的敏感性分别为73.17%、58.54%、36.58%, 差异有统计学意义, 其中T-SPOT及TST的敏感性均高于结核抗体方法(P<0.05); 特异性分别为85%、67.5%、47.5%, 其中T-SPOT的特异性高于结核抗体方法(P<0.05); 阳性预测值分别为83.33%、64.86%、41.67%, 阴性预测值分别为75.56%、61.36%、42.22%, 三种方法的阳性及阴性预测值存在差异, 均有统计学意义。3)T-SPOT在I、II、III期矽肺结核检测的阳性率分别为52.38%、94.12%、100%, I期与II期或III期的阳性率之间差异有统计学意义, II期与III期之间阳性率差异无统计学意义。结论: T-SPOT方法具有较高的敏感性及特异性, 对矽肺结核辅助诊断及临床分期具有较好的应用价值。

为了评价低聚肽和维生素C复合固体饮料作为功能性食品食用的毒理学安全性, 根据我国卫生部《保健食品检验与评价技术规范》(2003)进行安全性毒理学研究。研究结果表明: 低聚肽和维生素C复合固体饮料对小鼠急性经口最大耐受剂量大于20 g/kg BW, 根据急性毒性分级标准规定, 属无毒级; 遗传毒性试验(Ames试验、小鼠骨髓细胞微核试验、小鼠精子畸形试验)结果为阴性; 30天喂养试验表明, 按人体推荐量的25、50和100倍即2.1 g/kg、4.2 g/kg、8.3 g/kg为低、中、高剂量时, 各剂量组动物生长发育良好, 大鼠体重、增重、食物利用率、脏器重量、脏/体比、血液学指标及血生化指标与对照组比较均无显著性差异(P>0.05); 大体解剖和组织病理学检查未见与样品有关的异常改变。通过以上的试验结果可以判定低聚肽和维生素C复合固体饮料具有较好的食用安全性。

CRISPR/Cas9基因打靶技术是近几年发展起来的一种高效率的定向打靶技术, 被认为是遗传领域的革命性技术。Titin-Cap基因是本实验室已初步鉴定的斑马鱼心脏发育候选基因, 且国内外目前尚无斑马鱼Titin-Cap基因的敲除品系。为了研究Titin-Cap基因在心脏发育过程中的作用机制, 我们利用CRISPR/Cas9基因打靶技术建立斑马鱼Titin-Cap基因的敲除品系。测序结果显示, 注射了CRISPR/Cas9 gRNA的胚胎出现双峰, 说明在打靶位点附近出现了碱基缺失或插入, 证明我们设计的gRNA是有效的。对F0代突变体成鱼的筛选中, 测序结果同样显示有阳性结果。这些结果说明用CRISPR/Cas9基因打靶技术成功敲除了斑马鱼Titin-Cap基因, 获得了Titin-Cap基因敲除的嵌合体斑马鱼。

通过蛋白酶对草鱼进行酶解, 对其酶解产物的功能特性和酶解液的风味成分进行研究。结果显示, 风味蛋白酶、胰蛋白酶酶解产物的溶解性、热稳定性均优于胃蛋白酶酶解产物(P<0.05)。经酶处理后鱼肉酶解液鲜甜味氨基酸占比增加, 苦味氨基酸占比减少; 利用SPME-GC-MS共检测出83种挥发性成分, 以醛酮类和醇类为主, 酶解处理后醇类的相对含量显著减少, 醛酮类的相对含量则显著增加, 酶解液具有独特风味。经胰蛋白酶、风味蛋白酶酶解后的草鱼肉酶解产物及酶解液均可作为食品基料应用于加工中。

以筛选得到的四倍体稗草成熟胚作为外植体, 进行了组织培养与快速繁殖技术的研究。结果表明: 最佳外植体消毒方式为70%乙醇浸泡30 s+0.1%(w/v)的升汞消毒15 min。最佳诱导培养基为MS盐、DL维生素+2.5 mg/L 2,4-D+300 mg/L谷氨酰胺+500 mg/L脯氨酸+3%麦芽糖。将愈伤组织转入分化培养基(MS+50 mg/L肌醇+1.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L KT+0.5 mg/L NAA+0.25 mg/L IAA+3%麦芽糖)上, 培养20 d后超过70%的愈伤组织分化成苗。将3-5 cm长的分化苗转入1/2 MS生根培养基进行生根培养。炼苗后, 移入营养土与珍珠岩(2∶1)的基质中, 移栽成活率高达90%以上。该体系的建立为稗草抗除草剂基因的功能验证提供了前提条件。