双氰基二苯代乙烯型双光子荧光温度敏感探针

对二甲苯分别经过亲电取代、亲核取代、α-位溴代和亲核取代消除反应得到1,4-二氰基-2-甲基-5-(二乙基磷酰基甲基)苯(Ⅴ);咔唑经过亲核取代反应得到中间体4-(9-咔唑基)-苯甲醛(Ⅶ);中间体Ⅴ与Ⅶ经维蒂希-霍纳尔反应得到目标化合物2,5-二氰基-4-甲基-4′-(9-咔唑基)二苯乙烯(供体-π-受体,D-π-A)(SP),反应总产率达45.5%。SP的溶剂生色范围由412 nm(环己烷)红移至541 nm(二甲基亚砜)(最大发射波长),SP具有非常大的双光子吸收截面(δTPA=6930 GM)和高的荧光量子产率[Φ=0.992(环己烷)],其荧光强度对溶剂极性和温度显示很强的依赖性。在单光子荧光发射(OPE)和双光子荧光发射(TPE)谱图中,SP的单、双光子荧光发射强度与温度之间的线性相关系数(R^(2))均>0.998,表达式分别为IF=–0.0141θ+1.2881(OPE)和IF=–0.0143θ+1.2698(TPE)[IF为荧光强度,θ为温度(℃)]。

双光子成像在皮肤科的临床应用进展

双光子显微镜(two-photon microscopy, TPM)是一种基于双光子激发荧光(two-photon microscopy, TPEF)和二次谐波产生(second harmonic generation, SHG)对皮肤组织进行非侵入性光学检测的方法,无需荧光染料,具有更精准成像、穿透组织更深、对细胞和组织的光损伤和光毒性更小等优势,在皮肤科疾病辅助诊断及治疗效果监测等诸多方面具有广泛应用前景。

基于双光子激发荧光和二次谐波原理的显微成像技术在皮肤科中的应用

基于双光子激发荧光和二次谐波原理的双光子荧光显微镜(Two-photon fluorescence microscopy,TPM)是近年来生物成像领域最重要的发明之一。这项技术具有许多独特的优点,如激光穿透深度增强、光漂白毒性小和组织光损伤减少等。由于其优异的穿透能力和光学切片能力,TPM是目前在完整组织或活体动物体内以亚细胞分辨率对细胞和器官结构和功能活性进行实时、无创、在体监测强有力的工具,已被广泛应用于生物学和医学等各种领域。在过去的几年里,TPM作为临床研究和皮肤疾病实时检测、诊断和治疗监测的新方法,取得了较多的进展。将这些技术应用到临床研究和实践中需要临床医生了解它们的基本原理、优点和局限性等,本文简要的综述了双光子荧光激发原理、二次谐波原理以及TPM在皮肤病学领域中的应用。

活体细胞内双光子激发的光漂白特性

长波长光的强穿透能力和对活体细胞和生物组织光毒性很小的特性 ,使得双光子激发荧光显微术已经成为无损伤成像的重要工具 .可是双光子激发的高光子密度可能会产生高次光子相互作用 ,从而产生更快的光漂白 .从实验上研究了离体和活体细胞内的若丹明 12 3和若丹明B分别在单光子激发和双光子激发时的光漂白特性 .在体的实验结果与离体的实验结果一致 .正如期望的一样 ,单光子激发时光漂白速率非常近似地随着激发功率的增加而线性增加 .可是 ,双光子激发时的光漂白速率并不是正比于激发功率的平方 ,而是正比于激发功率的高次方 (>3 5 ) .对绿色荧光蛋白 (GFP)变异体CFP和YFP的实验也得到同样的结果 ,这就表明高次光漂白可能是双 (多 )光子激发中的普遍现象 .因此多光子的应用可能会受到强光漂白的限制 .

有机染料HEASPS在不同波长时的激发态吸收和双光子吸收性质研究

提出了有机染料反式 4 [4′ (N 羟乙基 N 乙基胺基 )苯乙烯基 ] N 甲基吡啶对甲苯磺酸盐 (简称HEASPS)非线性吸收的三态模型。认为在较短波长 (<1 0 0 0nm)时 ,双光子吸收和激发态吸收同时存在。成功地解释了该染料双光子吸收峰相对线性吸收峰的两倍的明显蓝移 ,以及最高上转换效率波长相对最强吸收波长的明显红移。提出了一种新的计算方法 ,利用不同波长的非线性透过率和不同波长的上转换效率 ,求出了该染料的双光子吸收截面和激发态吸收系数。

绿荧光蛋白的双光子激发的荧光特性研究

利用双光子激发方式研究了重组绿荧光蛋白 (recombinantgreenfluorescentprotein,简称rGFP)的光转换特性 ,研究结果表明rGFP具有较强的双光子激发荧光。双光子激发的荧光偏振光谱表明rGFP在辐照前质子态和去质子态之间存在着有效的能量转移过程。rGFP辐照后导致生色团构象的变化 ,部分阻断了rGFP内源的氨基酸与生色团之间的能量转移过程 ,导致rGFP的双光子激发的荧光强度下降。观察到rGFP的三光子激发的荧光特性 ,这种三光子激发的荧光主要来源于rGFP内源的氨基酸 (色氨酸 ,酪氨酸等 )的吸收。研究结果对在实际使用定量的荧光显微镜时具有一定的指导意义。

强激发二能级原子双光子过程的光子统计特性

该文采用数值计算方法研究了强激发二能级原子双光子过程的光子统计分布特性，得到了光子统计分布的新的量子效应．

强激发二能级原子双光子过程的量子特性

本文用数值计算研究了强激发二能级原子双光子过程粒子数反转的崩塌与复苏性质和光子统计演化，结果发现，至于崩塌与复苏的性质与低激发情况不同，将随着工值的不断增大，场与原子的非线性耦合越来越强，重复地出现复苏收缩现象．

基于二次谐波和双光子激发荧光相结合的非线性光学成像技术在医学中的应用

1961年，Franken等使用红宝石激光器发出波长为694nm的激光穿过石英晶体，产生波长为347nm的紫外光，这是最早观察到的光学二次谐波（secondharmonicgeneration，SHG）现象，标志着非线性光学的诞生。1986年，Freund等怛首次将SHG用于老鼠尾腱的胶原纤维成像，

双光子激发荧光共振能量转移均相检测DNA

传统的单光子激发FRET模式下，当用紫外光或可见光激发能量供体时，常常会受到生物分子自身荧光和散射光的干扰。而且，在供体的有效激发波长下常常会造成对受体的直接激发。所以，目前FRET方法的发展，迫切需要选择合适的能量供．受体对。近些年来，双光子激发在生物应用方面引起了人们广泛地关注。双光子激发是指某些物质在强光激发下，能同时直接吸收两个光子跃迁到高能态的现象。

用双光子激发荧光进行单分子探测的实验研究

介绍自行研制的基于飞秒激光双光子激发荧光的单分子探测谱仪，以及对水溶液中香豆素４４５（Ｃ４４５）分子的初步实验结果。

双光子激发SO_2气体激光诱导色散荧光光谱研究

以脉冲染料激光器579nm激光为激发源,采用双光子激光诱导色散荧光光谱方法,对SO2分子第一激发带A对称电子态的激发及复杂退激发过程进行了实验研究。基态SO2分子吸收两个579nm光子被激发至A1 A2态,通过能量内转换或碰撞弛豫实现在A1 A2,B1 B1与a3 B1态多个振转能级的再布居。三个电子态基振动能级向基态X1 A1不同振动能级跃迁形成了305和425nm处荧光包络与以347nm为中心的规则序列。另外,还观测到了SO2分子的三光子激发过程X1 A1→C1 B2,此激发产生了200～278nm处的荧光包络和425nm处的谱线叠加现象。由实验数据计算出了SO2分子有关电子态的对称振动和弯曲振动模式的基振动角频率及非谐性常数。

基于双光子激发的荧光相关谱测量

本文利用多光子激发激光扫描显微镜的部分光路和探测器,建立了双光子荧光相关谱系统(Two-PhotonFluorescenceCorrelationSpectroscopy,简称TP-FCS)。利用TP-FCS系统观察到了"光子爆发"现象,实现了染料分子的双光子激发,测量出若丹明B染料分子在蔗糖溶液中的扩散系数。实验证明该系统具有操作简便、可靠性高、费用低廉等特点,可实现单分子检测。

双光子共振激发钠原子六波混频过程

双光子激发钠原子所产生的级联受激辐射光子与入射激光双光子可产生光波混频。实验共观测到十一条六波混频与十条四波混频谱线。理论分析表明脉冲激光泵浦下的光波混频过程仍可用稳态近似计算混频光强。非线性极化系数X不仅与基态布居数也与激发态布居数有关。X的共振增强效应对获得强混频输出有重要作用。

供体与受体双光子激发吸收截面比值的测量

针对供体和受体浓度比恒定为1:1的供体受体对,提出了一种利用荧光共振能量转移(FRET)原理测量受体和供体双光子激发吸收截面比值的新方法.由于采用双通道荧光比率测量技术,该方法消除了荧光基团浓度、激发光强度波动、激发区域的不均匀性以及随机杂散信号等因素对测量的影响.利用该方法在活体HeLa细胞中测量了钙离子探针Cameleon(YC2.1)中的受体YFP和供体CFP在710～930nm波长范围内的双光子激发吸收截面之比。

激光脉冲双光子激发方法测量Xe原子能级的寿命

本文报导Xe原子4f5/22,4f3/22两个能级寿命的首次测量。实验采用方向相反的两束脉冲激光进行双光子激发,以达到单光子禁戒及单光子能量所不及的高能态,同时避免了多普勒效应和受激辐射的影响,提高了能级的分辨率和实验精度。1.Xe原子的双光子跃迁 多光子过程是辐射场与原子相互作用的过程。用一束或波长相同的两束偏振光进行激发时双光子激发的跃迁几率为:

强激发二能级原子双光子过程的粒子数反转

该文用数值计算研究了强激发二能级原子双光子过程粒子数反转的崩塌与复苏性质。

HBT分子双光子诱导激发态质子转移动力学过程

研究了2-(2′-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)分子的激发态质子转移(ESPT)动力学过程及其其非线性光学特性。理论推导并求解了HBT分子在其双光子吸收区的双光子吸收系数、非线性折射率以及三阶非线性极化率;重点研究532 nm皮秒脉冲光激励下HBT分子双光子诱导ESPT过程对其非线性光学效应的影响,分析了四能态粒子分布,并建立了双光子诱导ESPT动力学模型,基于此模型确立了HBT分子烯醇式构型基态的双光子吸收截面。本文工作为进一步研究和开发此类材料的应用提供了一定的理论与实验依据。

基于双光子激发荧光和二次谐波产生的非线性光谱分辨成像技术用于皮肤瘢痕的研究

病理性瘢痕不但可以导致患者畸形,影响美观,还可引起功能障碍,奇痒,甚至发生癌变。目前对瘢痕的形成机制尚不完全清楚,使得它的预防和治疗一直是困扰皮肤科和整形外科的难题。要从根本上预防和治疗瘢痕,寻求新的方法和技术已经成为创伤修复研究与揭示瘢痕产生、发展等内在规律的关键。以二次谐波产生和多光子激发荧光作为信号源的多光子显微技术,因其对组织微结构的高灵敏度和高空间分辨成像、对生物组织的低杀伤性和成像深度深等特点,而在生物医学领域得到了广泛的应用。通过对瘢痕研究进展的综述,探讨基于双光子激发荧光和二次谐波产生的多光子显微成像技术用于瘢痕研究的关键问题和应用前景。这种技术有望实现在临床医学中通过早期无损探测和实时监测等方式对病理性瘢痕进行预防和治疗,从而解决由于理想的实验动物模型的缺乏而限制人类对病理性瘢痕的临床和实验室的研究进展问题。